椅式樁板墻受力機制與設計計算方法研究.pdf

1、布設支擋結構是陡坡路基邊坡工程的常見技術措施。隨著工程人員對陡坡路基支擋結構破壞機理的深入研究，國內外針對山區(qū)陡坡路基支擋工程病害的研究和防治工作空前活躍，支擋結構型式也在完善已有措施的基礎上向結構化、組合化和經(jīng)濟性、環(huán)保性方向發(fā)展。組合式抗滑支擋結構正是在這種國內外形勢下重新出現(xiàn)在科技工作者的視野之中，新提出的椅式樁板墻就是其中最具代表性的結構型式之一。鐵路行業(yè)早在上世紀70年代開始應用類似的支擋結構，但是由于其理論研究遠遠落后于工程

2、應用，迄今為止還沒有成熟的研究成果，設計、規(guī)范和手冊上也沒有相關條款，嚴重制約了這類支擋結構的發(fā)展與推廣。
　　本文依托中國中鐵科股份有限公司科技研究開發(fā)計劃課題《無砟軌道陡坡路基椅式樁板結構研究》、中鐵二院工程集團有限責任公司科研項目《敘大鐵路龍山車站高路堤椅式樁板墻應用研究》與道路工程四川省重點實驗室開放研究基金課題《陡坡椅式樁板結構路基設計分析理論》等課題開展研究。對支擋路基邊坡的椅式樁板墻的定義、分類與研究現(xiàn)狀進行了介紹，

3、論述了椅式樁板墻在巖質和土質邊坡上的工作機理。分別進行了巖質邊坡和土質邊坡椅式樁板墻室內大比例模型試驗，分析了不同技術工況下椅式樁板墻的變形受力機理及破壞特征，研制了適用于室內模型試驗的微型應變式油壓土壓力計。對巖質邊坡和土質邊坡上椅式樁板墻的內力變形進行了數(shù)值仿真，討論了重要結構型式、關鍵設計參數(shù)、巖土體參數(shù)等對結構內力變形的影響性。在結構設計計算中，將承載板與擋土板簡化為簡支梁構件進行設計，將椅式樁簡化為平面結構，采用彈性地基梁法和

4、結構力學位移法兩種方法計算結構內力與變形。最后，利用理論計算方法對關鍵參數(shù)進行分析與討論，并提出椅式樁板墻的設計方法。針對椅式樁板墻的研究成果，本文主要得出以下結論:
　　1.定義路基邊坡工程中新型的椅式樁板墻為組合式抗滑支擋結構，其由椅式樁、承載板和擋土板組成，綜合了埋入式連續(xù)樁板結構、懸臂式樁板墻與雙排抗滑樁的技術特點，兼有支擋、阻滑和承重三重功能，可以按照其布設位置、組合形式和受荷類型進行分類。
　　2.承載板和橫梁支

5、承豎向荷載，使椅式樁板墻的重心后移，提高了其抗變形能力與整體穩(wěn)定性;椅式樁板墻具有抗變形能力強、耐久性好、收坡快、占地范圍較小等優(yōu)點，適用于斜坡高填方路堤、深大路塹、深厚軟弱土斜坡、大型滑坡體、山區(qū)陡坡、山區(qū)城市道路等復雜條件下的路基邊坡支擋工程。
　　3.當位于巖質陡坡上時，豎向荷載通過承載板作用于椅式樁上，主副樁通過橫梁連接共同抵抗橫向荷載，主要表現(xiàn)出承重和支擋雙重功能，當巖體中存在節(jié)理面或軟弱帶時，椅式樁又體現(xiàn)出抗剪阻滑的特

6、性。當位于土質邊坡上時，部分荷載和滑坡推力還會通過坡體中的土拱效應傳遞給椅式樁，此時主要表現(xiàn)出阻滑與支擋雙重功能。
　　4.當巖體完整性較好時，樁側巖石壓力可按理論計算、經(jīng)驗方法或彈性抗力法求解;當巖體存在外傾結構面時，需確定最不利工況下的巖石壓力;類土質巖石邊坡可按土質邊坡考慮。土質邊坡上主動力按經(jīng)典土壓力理論、土拱理論或滑坡推力中較大者確定，被動力按經(jīng)典土壓力理論、彈性地基梁法或剩余抗滑力中較小者確定;滑坡推力與剩余抗滑力的計

7、算往往較為繁瑣，可采用修正后的土壓力進行代替。
　　5.內力協(xié)調機制使椅式樁上出現(xiàn)多個反彎點，大幅降低了結構內力;椅式樁破壞模式一般為某構件形成塑性鉸使結構喪失正常使用功能，在可預見的較大荷載作用下椅式樁板墻不會發(fā)生傾倒破壞。
　　6.副樁布設于主樁內側可有效降低椅式樁內力、轉換樁基拉壓屬性，樁梁剛度比控制在1～3范圍內，可有效保證椅式樁的荷載效應自我調節(jié)作用;椅式樁縱向樁間距一般取3～5倍的樁徑或樁寬、數(shù)值范圍取5～8m，