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摘要:随着经济社会的发展,城市化建设进程的不断加快,在基础设施建设过程中,深基坑工程是其中的重中之重。在基坑工程施工中,如何有效的提高支护倾斜桩的施工,提高抗压性能,防止受力形变成为了当前施工工程中最热门的课题。本文主要对基坑支护倾斜桩的受力变形的模拟数值进行了简单的概述,并分析了影响基坑支护倾斜桩的受力变形的几种因素,以期能够为将来的基坑支护倾斜桩的高质量施工提供参考、借鉴。
关键词:基坑支护倾斜桩施工;受力分析;形变特性
一、基坑支护倾斜桩的受力变形的模拟数值概述
在建筑工程施工之前,为有效提高地基的强度和质量,通常要进行基坑工程。所谓的基坑工程主要是将工地的土体进行大面积的挖掘,将初始地应力有效的释放出来,并填充适当的土质,将整个土体应力分布进行重新排布,以满足建筑施工的要求。在基坑工程施工过程中,对土体的挖掘在一定程度上会使得基坑四周的土体向基坑方向发生一定的位移,从而严重影响基坑工程的正常施工,并影响到了施工质量,因此,在基坑工程中,要采取一定的措施来防止基坑滑坡、坍塌等现象的发生,最大限度的维护好基坑施工的施工安全和施工质量。在基坑支护设计中,由于倾斜桩具有强度大,硬度高,抗压性能好、极限值高等良好的性质,能够充分满足基坑支护的需要,因此,在基坑支护设计中得到了广泛的应用,在进行预压力施加过程中,倾斜桩主动承受了这些压力,在一定程度上有效改善了整个土体的受力情况,提高了土体的性能,避免了土地受压力过大出现变形等问题。当施工土体在承受过大压力而发生形变的时候,倾斜桩由主动受力者变为了被动的受力者,在这个过程中,倾斜桩会发生弯曲形变,倾斜桩一定限度的形变,能够有效提高其抗压性能,从而承受更大的压力;此外,倾斜桩在一定程度上将土体的法向压力进行了一定角度的分解,减小了倾斜桩的正向压力,进而有效提高了整个工程的抗压能力。在倾斜桩的设计过程中,要充分结合施工工地的土质性质和施工工程的大小,科学设置倾斜桩的规模,在确保施工安全和施工质量的前提下,最大限度的降低成本的投入,提高施工工程的经济效益和社会效益。
倾斜桩在受力形变时,其受力的过程,不同点的受力状况是十分复杂的,这些数据难以通过表面的现象观察或简单的测量得到,必须要进行繁琐的分析。复杂的受力分析以及受力数据也难以通过人力的计算得出结论,随着计算机技术的发展,人们开始利用计算机来模拟基坑支护倾斜桩的施工工程,并进行模拟的受力分析,同时,通过利用计算机的数值计算法对模拟数据进行有效的计算,最终获取最佳的施工方案。计算机技术以其便捷快速的运算特点等,在基坑支护倾斜柱受力变形计算中取得了良好的效果。
(一)土体模型
基坑工程土体的分布情况通常如下:
1、杂填土:基坑工程的土体最上层通常为杂填土,这些土质主要以粘性土为主,其中混杂了百分之十到三十的碎砖、瓦片等物质,厚度大概为一到四米,土质的密实度良好。
2、冲积层粘土:在杂填土下面一层分布着极厚的冲积层粘土,这些土质密度大,可塑性好,厚度可达十四到十六米,其中混杂着大量的淤泥质粘土和砂砾等物质。
3、残积土:在最下层,分布着残积土,这些土质主要由砂质粘土组成,岩石成分较高,厚度达二到十米。
(二)计算模型
基坑支护结构一般采用单排悬臂桩支护,如图1所示,考虑到基坑的对称性,因此,要将其中的四分之一设置为倾斜桩支护,分布如图2所示。
在计算模型中,基坑的挖掘深度为十米,计算范围要取挖掘线外三倍处。倾斜桩的角度取十度,在基坑模型计算中,首先要对整个土体进行受力的初始平衡,并在基坑挖掘的四周一次设置支护桩。
在基坑受力计算时,要充分考虑重力场、土体水平位移、滑坡等多重因素的影响,对基坑数据进行有效的模拟,通常选用的模型有非线性的E-μ模型、库伦可塑性模型等,这些模型能够有效的反映出土体的的性质、受力情况以及受力的路径,对于有效构建基坑支护倾斜桩具有十分重要的意义。
二、影响基坑支护倾斜桩的受力变形的因素
(一)工地土质的差异
在不同的施工工地存在着不同的土壤材质,在施工过程中,施工方对土壤的性质重视程度不够,基坑支护倾斜桩的施工程序以及相关的参数与实际情况不符,土壤材质的不同,使得在面临突发的大雨、高压等情况时,土壤可能发生沉降、塌陷等情况,这极易引发严重的倾斜桩受力变形。此外,倾斜桩材质的好坏也会对其使用中的受力变形产生十分关键的影响。
(二)施工程序不严谨
在基坑支护倾斜桩施工过程中,由于部分施工团队缺乏专业的技能指导,对倾斜桩的科学安装设置缺乏必要的认识,施工技术以及施工程序的不严谨,不能够对倾斜桩进行科学的施工,例如没有按照土体的分布层结构进行有效的设计,对没有处理的土体进行支护倾斜桩施工,或是土体底部的硬度过低,进而导致倾斜桩在后期使用过程中发生沉降等情况,进而导致严重的倾斜桩塌陷等安全事故,造成严重的经济损失。
三、结语
综上所述,在基坑支护桩设置过程中,倾斜桩具有以下优点:倾斜桩的桩顶位移要随着基坑深度的变化而变化,基坑深度越深,倾斜桩的变形速率越快,倾斜桩能够有效减少支护桩的水平位移,从而极大提高了支护桩的抗压能力,提高了基坑的稳定性;此外,当基坑的挖掘深度较小时,倾斜桩的底桩位移量远远大于桩顶的水平位移量,只有当基坑到达一定深度时,基坑倾斜桩的桩底位移量才小于桩顶,倾斜桩的有效倾斜、形变能够有效分散压力,提高了基坑支护桩的稳定性能和抗压性能,有效防止了安全事故的发生;另外,当基坑的深度到达一定深度时,倾斜支护桩的弯矩分布会有较大的变化,这可以充分利用倾斜桩的材料强度,使得土体受力更加的合理、科学,提高土体的稳定性。
总之,基坑支护倾斜桩的有效运用,能够提高土体的稳固性能,提高施工的整体质量。
参考文献:
[1]张秋华.基坑支护倾斜桩的受力变形特性及其影响因素分析[D].山东科技大学硕士学位论文.2012(05)
[2]倪金娇.深基坑支护结构变形特性研究[D].西安建筑科技大學.2011(05)
[3]孔德森.张秋华.史明臣.基坑悬臂式倾斜支护桩受力特性数值分析[J].地下空间与工程学报.2012(08)
关键词:基坑支护倾斜桩施工;受力分析;形变特性
一、基坑支护倾斜桩的受力变形的模拟数值概述
在建筑工程施工之前,为有效提高地基的强度和质量,通常要进行基坑工程。所谓的基坑工程主要是将工地的土体进行大面积的挖掘,将初始地应力有效的释放出来,并填充适当的土质,将整个土体应力分布进行重新排布,以满足建筑施工的要求。在基坑工程施工过程中,对土体的挖掘在一定程度上会使得基坑四周的土体向基坑方向发生一定的位移,从而严重影响基坑工程的正常施工,并影响到了施工质量,因此,在基坑工程中,要采取一定的措施来防止基坑滑坡、坍塌等现象的发生,最大限度的维护好基坑施工的施工安全和施工质量。在基坑支护设计中,由于倾斜桩具有强度大,硬度高,抗压性能好、极限值高等良好的性质,能够充分满足基坑支护的需要,因此,在基坑支护设计中得到了广泛的应用,在进行预压力施加过程中,倾斜桩主动承受了这些压力,在一定程度上有效改善了整个土体的受力情况,提高了土体的性能,避免了土地受压力过大出现变形等问题。当施工土体在承受过大压力而发生形变的时候,倾斜桩由主动受力者变为了被动的受力者,在这个过程中,倾斜桩会发生弯曲形变,倾斜桩一定限度的形变,能够有效提高其抗压性能,从而承受更大的压力;此外,倾斜桩在一定程度上将土体的法向压力进行了一定角度的分解,减小了倾斜桩的正向压力,进而有效提高了整个工程的抗压能力。在倾斜桩的设计过程中,要充分结合施工工地的土质性质和施工工程的大小,科学设置倾斜桩的规模,在确保施工安全和施工质量的前提下,最大限度的降低成本的投入,提高施工工程的经济效益和社会效益。
倾斜桩在受力形变时,其受力的过程,不同点的受力状况是十分复杂的,这些数据难以通过表面的现象观察或简单的测量得到,必须要进行繁琐的分析。复杂的受力分析以及受力数据也难以通过人力的计算得出结论,随着计算机技术的发展,人们开始利用计算机来模拟基坑支护倾斜桩的施工工程,并进行模拟的受力分析,同时,通过利用计算机的数值计算法对模拟数据进行有效的计算,最终获取最佳的施工方案。计算机技术以其便捷快速的运算特点等,在基坑支护倾斜柱受力变形计算中取得了良好的效果。
(一)土体模型
基坑工程土体的分布情况通常如下:
1、杂填土:基坑工程的土体最上层通常为杂填土,这些土质主要以粘性土为主,其中混杂了百分之十到三十的碎砖、瓦片等物质,厚度大概为一到四米,土质的密实度良好。
2、冲积层粘土:在杂填土下面一层分布着极厚的冲积层粘土,这些土质密度大,可塑性好,厚度可达十四到十六米,其中混杂着大量的淤泥质粘土和砂砾等物质。
3、残积土:在最下层,分布着残积土,这些土质主要由砂质粘土组成,岩石成分较高,厚度达二到十米。
(二)计算模型
基坑支护结构一般采用单排悬臂桩支护,如图1所示,考虑到基坑的对称性,因此,要将其中的四分之一设置为倾斜桩支护,分布如图2所示。
在计算模型中,基坑的挖掘深度为十米,计算范围要取挖掘线外三倍处。倾斜桩的角度取十度,在基坑模型计算中,首先要对整个土体进行受力的初始平衡,并在基坑挖掘的四周一次设置支护桩。
在基坑受力计算时,要充分考虑重力场、土体水平位移、滑坡等多重因素的影响,对基坑数据进行有效的模拟,通常选用的模型有非线性的E-μ模型、库伦可塑性模型等,这些模型能够有效的反映出土体的的性质、受力情况以及受力的路径,对于有效构建基坑支护倾斜桩具有十分重要的意义。
二、影响基坑支护倾斜桩的受力变形的因素
(一)工地土质的差异
在不同的施工工地存在着不同的土壤材质,在施工过程中,施工方对土壤的性质重视程度不够,基坑支护倾斜桩的施工程序以及相关的参数与实际情况不符,土壤材质的不同,使得在面临突发的大雨、高压等情况时,土壤可能发生沉降、塌陷等情况,这极易引发严重的倾斜桩受力变形。此外,倾斜桩材质的好坏也会对其使用中的受力变形产生十分关键的影响。
(二)施工程序不严谨
在基坑支护倾斜桩施工过程中,由于部分施工团队缺乏专业的技能指导,对倾斜桩的科学安装设置缺乏必要的认识,施工技术以及施工程序的不严谨,不能够对倾斜桩进行科学的施工,例如没有按照土体的分布层结构进行有效的设计,对没有处理的土体进行支护倾斜桩施工,或是土体底部的硬度过低,进而导致倾斜桩在后期使用过程中发生沉降等情况,进而导致严重的倾斜桩塌陷等安全事故,造成严重的经济损失。
三、结语
综上所述,在基坑支护桩设置过程中,倾斜桩具有以下优点:倾斜桩的桩顶位移要随着基坑深度的变化而变化,基坑深度越深,倾斜桩的变形速率越快,倾斜桩能够有效减少支护桩的水平位移,从而极大提高了支护桩的抗压能力,提高了基坑的稳定性;此外,当基坑的挖掘深度较小时,倾斜桩的底桩位移量远远大于桩顶的水平位移量,只有当基坑到达一定深度时,基坑倾斜桩的桩底位移量才小于桩顶,倾斜桩的有效倾斜、形变能够有效分散压力,提高了基坑支护桩的稳定性能和抗压性能,有效防止了安全事故的发生;另外,当基坑的深度到达一定深度时,倾斜支护桩的弯矩分布会有较大的变化,这可以充分利用倾斜桩的材料强度,使得土体受力更加的合理、科学,提高土体的稳定性。
总之,基坑支护倾斜桩的有效运用,能够提高土体的稳固性能,提高施工的整体质量。
参考文献:
[1]张秋华.基坑支护倾斜桩的受力变形特性及其影响因素分析[D].山东科技大学硕士学位论文.2012(05)
[2]倪金娇.深基坑支护结构变形特性研究[D].西安建筑科技大學.2011(05)
[3]孔德森.张秋华.史明臣.基坑悬臂式倾斜支护桩受力特性数值分析[J].地下空间与工程学报.2012(08)