随着双排桩计算模型的不断完善和发展,人们对桩间土作用机理的认识更加清晰,早期的观点认为前排桩和后排桩通过桩顶连梁传力,进行前后排桩的主动土压力分配,不考虑桩间土的作用,但实际上桩间土的作用不可忽略,它可以起到传递土压力的作用,对前、后排桩的变形和内力起到协调作用,后来人们将桩间土视为若干组压缩弹簧,将主动土压力作用在后排桩上,通过压缩弹簧传递力,不再进行人为的土压力分配,具有一定的进步意义,但桩间土所等效的压缩弹簧无法传递剪力作用,与实际不符。而中勘之星双排桩设计计算软件将桩间土视为四边形实体单元,采用弹性本构模型,很好地解决了上述问题。
中勘之星双排桩计算模型采用平面杆系实体混合单元有限元计算模型(前、后排桩及连梁采用梁单元模拟,桩间土使用四边形实体单元模拟),其计算模型如图2-7所示,图2-8为双排桩的桩顶连梁布置图。
针对该平面杆系实体混合单元有限元模型,作了以下假定:
(1)后排桩主动区采用主动土压力,采用朗肯经典土压力计算公式。
(2)前排桩嵌固段土压力按“m”法计算,需用到土抗力弹簧的水平向反力系数公式。
(3)桩间土采用四边形实体单元模拟,需要用到土层的弹性模量和泊松比。
(4)桩底由抗压、抗拔弹簧约束,以维持刚架的稳定。
(5)桩体用梁单元模拟,连梁与桩之间刚性连接,形成门式刚架。
(6)前、后排桩桩长需一致,如果为增强后排桩的抗拔力而加大其长度,计算时将忽略加长部分。
图2-7 中勘之星双排桩平面杆系实体混合单元有限元计算模型
(7)布桩形式是一对一矩形布置,如果采用梅花形布置,也按矩型布置计算。若排桩布置不符合一对一要求,则应采用抗弯刚度等效的方法转化。(www.daowen.com)
双排桩抗倾覆能力之所以强,主要是因为它相当于一个插入土体的刚架,能够依靠基坑底面以下桩前土的被动土抗力和前排桩抗压、后排桩抗拉所形成的力偶来共同抵抗倾覆力矩。桩土之间的相互作用不容忽略,这种相互作用既不可能将双排桩完全固定,也不可能任其自由变形,而是与嵌固深度、土质好坏等因素密切相关。
图2-8 双排桩桩顶连梁布置图
关于土的弹性模量和泊松比的取值,可参考《基坑工程手册(第二版)》等相关书籍,也可根据工程经验选取。这里给出各类型土的弹性模量和泊松比参考值供查阅,表2-1为各类土的割线模量经验值范围(弹性模量可取为割线模量),表2-2为各类土的泊松比参考值。
表2-1 各类土的割线模量经验值范围
表2-2 各类土的泊松比参考值
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