软土区深基坑施工中立柱桩的研究.docx
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1、软土区深基坑施工中立柱桩的研究 2007年1月第36卷?第1期施?工?技?术 CONSTRUCTIONTECHNOLOGY 27? 江?娟,刁?鹏 1 2 (1?同济大学,上海?200092;2?中航勘察设计研究院,北京?100098) 摘要从分析软土区立柱桩在深基坑工程支护体系中的作用出发,探讨了在基坑开挖过程中立柱桩的受力机制、钢立柱桩结构设计验算问题、产生立柱桩竖向隆沉的原因、分析立柱桩差异变形对支撑体系潜在的风险等问题。关键词立柱桩;基坑工程;差异变形;支撑体系中图分类号TU753?1 文献标识码A?文章编号1002?8498(2007)01?0027?03 StudyonErectC
2、olumninDeepFoundationPitEngineeringinSoftSoilArea JIANGJuan,DIAOPeng 1 2 (1.TongjiUniversity,Shanghai?200092,China; 2.ChinaAviationInvestigationDesignandResearchInstitute,Beijing?100098,China) Abstract:Basedontheanalysisoferectcolumn?actioninthesupportsystemindeepfoundationpitengineering,theseproble
3、msareresearchedsuchasstressmechanicsoferectcolumn,stabilitycheckingoferectcolumndesign,analysisofverticaldisplacementandthepotentialrisktosupportsystemcausedby verticaldisplacement. Keywords:erectcolumnpile;foundationpitengineering;differentialdisplacement;supportsystem ?随着我国近年来高层建筑、地下铁道的修建,产生了深基坑支护
4、问题。软土地区的深基坑工程多采用内支撑围护结构,基坑的围护体系由围护墙体、支撑和立柱桩共同组成。实际工程上通常将围护结构支撑体系设计成水平的封闭体系1?2,以提高支护结构的整体刚度。深基坑工程自身稳定性是在围护结构、水平支撑体系和竖向立柱桩共同作用下才能得以保证的,具有!点风险性?,即任何一个部位的失事均能引起整个基坑失稳、破坏,带来恶劣的经济和社会后果3?4。 目前的资料表明,对软土区深基坑的整体稳定性、围护墙体的水平变形、支撑平面内的变形均有很深入的研究,相对而言,对立柱桩在深基坑开挖这一动态过程中立柱桩的隆沉机制及其对基坑支护体系影响的问题少有涉及。实际上,基坑施工中的立柱自身稳定性、立
5、柱自身隆起或沉降而引起立柱与维护墙体的差异变形过大等问题,会改变水平支撑的受力状态、影响围护墙体的稳定,进而给基坑工程的安全性埋下隐患。 本文阐述了基坑施工中立柱桩的特性、验算立柱桩的设计稳定、分析立柱桩受力机制、基坑开挖如何影响立柱桩的竖向隆沉及其潜在的危害等问题。能够为其它地区深基坑工程中立柱桩问题提供有益的借鉴。1?基坑的平面支撑体系,通常由围檩、水平支撑和立柱三部分组成,立柱设置在纵横向支撑的交点处或桁架式支撑的节点处,而且避开主体工程梁、柱及承重墙的位置。立柱主要承受施工荷载及支撑结构自重,其数量以及几何尺寸主要根据所承受荷载确定。 基坑开挖面以上的立柱采用格构式钢柱,或钢管及H型钢
6、立柱,基坑开挖面以下采用一定直径的钻孔灌注桩(可利用工程桩),或与开挖面以上立柱截面相同的钢管及H型钢桩。通常立柱插在工程桩中,与工程桩一起构成基坑三维支护体系的竖向承力体系,其功能是为提高支撑结构的承载力及稳定性,当基坑尺寸较大时,可减小支撑的计算长度。从基坑受力来看,围护结构、内支撑、竖向立柱组成一个三维空间结构共同承受侧向水土压力与施工荷载。钻孔灌注桩的入土深度由立柱的承载情况确定。 对于软土地区深基坑工程,立柱桩在基坑开挖面以下的埋深要满足支撑结构对立柱桩力和变形的要求,并大于基坑开挖深度的2倍,且穿过淤泥或淤泥质土层,位于较好的土层内;立柱的间距应根据支撑构件 收稿日期2006?08
7、?28 作者简介江?娟(1980 ),女,江苏泗洪人,同济大学土木工程学院博士研究生,上海市杨浦区密云路528弄同济大学博士5号楼5电话:(021) ?28施工技术第36卷 的稳定和竖向荷载的大小确定,一般#15m。典型的基坑支撑的平面布置如图1所示,立柱桩的纵剖面图如图2所示。 定。柱受力后的压缩、构件的初弯曲、荷载和构造上的偶然偏心,以及失稳时的挠曲等均使缀条和缀板受力。通常可先估算柱挠曲时产生的剪力,然后计算由此剪力引起的缀条和缀板的内力。缀板柱犹如多一层刚架,当它弯曲时,可假定缀板中点以及缀板之间各肢件的中点为反弯点,从柱中取出脱离体如图4所示,则可得缀板所受的剪力T和端部弯矩M为:
8、T=V1 a a(3)(4) 图1?基坑支撑的 平面布置 图2?基坑立柱 桩的纵剖面 M=V1 式中:V1 截面上的剪力; 2?钢立柱桩结构设计验算 位于基坑开挖面以上的立柱桩一般都是格构式钢柱,用角钢和缀板焊接而成,格构柱截面如图3所示。由于钢立柱设计要求偏差较小,且立柱横跨较大,选用角钢时,必须有别于一般围护结构支撑桩所用的角钢。选择做过冲击实验可用于大型钢结构的角钢,以减少侧向弯曲矢高 5?6 a 缀板中心线间的距离;c 肢件轴线间的距离。缀板的强度以及缀板与肢件连接处的角焊缝应按上述内力验算。缀板的尺寸应使同一截面处缀板的线刚度之和?柱较大单肢线刚度的6倍。2.3?刚度验算 图4?柱中
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