土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力調(diào)整系數(shù)探究

1、土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力調(diào)整系數(shù)探究摘要：本文針對(duì)規(guī)程建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 (jgj120-2012)中土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)&#414；j進(jìn)行研 究。結(jié)果表明：規(guī)程jgj120-99對(duì)于粘性土算得的土釘軸 力偏小，對(duì)于砂土算得的土釘軸力偏大。新規(guī)程中引入調(diào)整 系數(shù)&#414；j后，土釘軸力分布更合理。工程實(shí)例表明：合 理的&#414；b取值可使計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值很接近。關(guān)鍵詞：軸力分布；土釘拉力；調(diào)整系數(shù)；study on the earth pressure adjustment coefficient of the soil nailing wall supporting

2、 structurezhu xian-rongyao xu-wei(hebei university of engineering , handan 056038, china)abstract： this paper mainly studies the axial tension adjustment coefficient &#414；j&#160；on the basis of technical specification for retaining and protection of building foundation excavation. 仃gj120 20

3、12) the results show that : incohesivesoil , the soil nail axial force standard value is smaller under the guidance of code&#160； jgj120 99&#160； , but in sandy soil, the resuit is the opposite. soil nail axial force distribution is more reasonable, when new rules introduced in adjusting coe

4、fficient &#414； j engineering practice shows that assigning reasonable values of &#414； b&#160；can make the calculation values very close to the measured values.key words： axial force distribution； soil nail tensile； adjustment coefficient中圖分類(lèi)號(hào)：tu3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a0前言深基坑支護(hù)中土釘支護(hù)以其優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益已成為目 前較主要的一

5、種支護(hù)形式。因此合理的土釘軸力計(jì)算顯得尤 為重要。有關(guān)土釘軸力的計(jì)算，規(guī)程jgj12099中采用土 釘力按面積分擔(dān)的經(jīng)典朗肯土壓力，其土壓力分布為三角 形，該法得到的土釘力沿基坑深度方向呈線(xiàn)形遞增。很多工 程實(shí)例表明按原規(guī)程計(jì)算的土釘軸力與實(shí)測(cè)值偏差較大，最 后一層土釘拉力的實(shí)測(cè)值基本上是計(jì)算值的60%-70%,而按 土釘規(guī)程cecs96: 97計(jì)算的土釘軸力偏于保守。規(guī)程jgj120 -2012在原規(guī)程中引入了土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)&#414； j, 本文就&#414；j進(jìn)行詳細(xì)討論，以期解決土釘拉力計(jì)算不合 理的問(wèn)題。1新規(guī)程中土釘拉力的計(jì)算土壓力沿墻面的分布形式，原規(guī)程直接

6、采用朗肯土壓力 線(xiàn)性分布。原規(guī)程施行后，根據(jù)一些實(shí)際工程，人們發(fā)現(xiàn)按 朗肯土壓力線(xiàn)性分布計(jì)算土釘承載力時(shí)，往往土釘墻底部的 土釘需要很長(zhǎng)才能滿(mǎn)足承載力要求，而工程實(shí)例表明土釘墻 底部土釘很長(zhǎng)并不一定合理。雖然簡(jiǎn)化增量法3考慮施工 過(guò)程的影響，作用于土釘上的土壓力仍為朗肯土壓力()， 但土壓力分布形式與土釘施工過(guò)程有關(guān)，得出的土釘軸力分 布模式與很多實(shí)測(cè)結(jié)果較吻合，但計(jì)算過(guò)于復(fù)雜。由于土釘 墻墻面是柔性的，且分層開(kāi)挖裸露面上土壓力是零，建立新 的力平衡使土壓力向周?chē)D(zhuǎn)移，墻面上的土壓力則重新分布 (即考慮施工過(guò)程的影響)。因此，新規(guī)程在原規(guī)程的基礎(chǔ) 上引入了土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)&#414

7、； j。每根土釘?shù)恼{(diào)整 系數(shù)&#414； j值是不同的，每根土釘乘以&#414；j后，土釘 軸力分布形式不再呈線(xiàn)性遞增。為方便討論，將新規(guī)程中的 系數(shù)引用如下：式中：t1 j土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)；zj第j層土釘至基坑頂面的垂直距離(m);h基坑深度(m);aeaj作用在以sxj、szj為邊長(zhǎng)的面積內(nèi)的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值(kn)；n a計(jì)算系數(shù)；t b經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可取0.61.0；n土釘層數(shù)。分析以上公式有：當(dāng)&#414；b=l時(shí)，&#414；a=l,則 &#414； j=l。當(dāng)&#414；b=l時(shí)也就是原規(guī)程的線(xiàn)性遞增情況， 即原規(guī)程結(jié)果。當(dāng)&

8、;#414；bhl時(shí)，&#414；a>l,每排土釘?shù)?&#414；j均不同，土釘拉力分布將發(fā)生變化。為方便討論， 下面通過(guò)對(duì)土性因素進(jìn)行分析，得出不同類(lèi)土中&#414；j系 數(shù)的變化規(guī)律。3土性參數(shù)分析土釘支護(hù)中，導(dǎo)致土釘拉力變化的因素較多，本文主要 考慮土性參數(shù)（c、e）對(duì)土釘拉力的影響。3. 1. 1粘聚力c對(duì)土釘軸力的影響簡(jiǎn)單算例中，設(shè)計(jì)5排土釘?？紤]c的變化對(duì)土釘軸力 的影響，結(jié)果如：圖1第一道土釘?shù)诙劳玲數(shù)谖宓劳玲攬D1粘聚力c變化對(duì)土釘軸力的影響3.1.2內(nèi)摩擦角e對(duì)土釘軸力的影響簡(jiǎn)單算例中，設(shè)計(jì)5排土釘?？紤]e的變化對(duì)軸力的影 響，結(jié)果如：圖2第1排

9、土釘?shù)?排土釘?shù)?排土釘圖2內(nèi)摩擦角e變化對(duì)土釘軸力的影響圖1、圖2中因第2排到第4排土釘拉力分布規(guī)律相同, 所以省略3、4排。由上圖可得：（1）不同類(lèi)土中（砂土、 粘性土）土釘軸力：隨c的增大而變?。浑S4）的增大而變 ??；（2）當(dāng)c、©值較小時(shí)（砂土）原原規(guī)程計(jì)算的結(jié)果偏 小，當(dāng)c、4）值較大時(shí)（粘性土）原規(guī)程計(jì)算的結(jié)果偏大。 這一點(diǎn)與文獻(xiàn)5中圖表反映的現(xiàn)象：砂土原規(guī)程計(jì)算的結(jié) 果偏小，粘性土原規(guī)程計(jì)算的結(jié)果偏大，相吻合；（3）最后 一排土釘，無(wú)論是砂土還是粘性土原規(guī)程計(jì)算的土釘軸力均 偏大。土釘軸向拉力調(diào)整系數(shù)&#414； j隨c、e的變化規(guī)律見(jiàn) 表 l-2o砂土中因原規(guī)

10、程計(jì)算的土釘軸力偏小，但最后一排土釘計(jì)算的軸力偏大。所以&#414；j系數(shù)，呈現(xiàn)出沿坑深依次減 小的趨勢(shì)。即對(duì)上排土釘軸力增大（&#414；j>l）,最后一排 土釘軸力折減（&#414； j表1 土釘軸力調(diào)整系數(shù)&#414； j 隨 e 的變化規(guī)律（&#414；b二06 c=15kpa）土釘0°5°10°15°20°25°30°35°2. 352. 362. 361.931.931.931.930. 850. 850. 860. 861. 531. 531. 531.

11、530. 770. 770. 780. 771. 131. 131. 131. 130. 7 0. 7 0. 7 0. 70. 730. 730. 730. 730. 62 0. 62 0. 62 0. 62表2 土釘軸力調(diào)整系數(shù)&#414； j隨c的變化規(guī)律(&#414；b=0.6, 4)=20° )土釘 okpa 5kpa lokpa 15kpa 20kpa 25kpa1 2. 3 2. 34 2. 32 0 0 02 1.93 1.941.93 0. 85 0. 87 03 1.53 1.531. 53 0. 77 0. 77 0. 774 1. 13 1. 1

12、31. 13 0. 7 0. 7 0. 75 0. 73 0. 730. 73 0. 62 0. 62 0. 624簡(jiǎn)單算例分析本節(jié)以?xún)煞N土性為主來(lái)討論上述因素對(duì)土釘軸力的影響。為分析方便，本文只考慮單層土情況。土 1是砂土， c=okp, 4)=35° 。土 2是c、©都居中的粘性土， c=15kp, 4>=25° ,，設(shè)計(jì)6排土釘。土釘拉力分布圖見(jiàn)：圖3, 具體拉力值見(jiàn)：表33(a)砂土 3(b)粘性土圖3土釘軸力沿坑深分布規(guī)律由圖可得：砂土中當(dāng)&#414；bh 1時(shí)，土釘拉力分布將發(fā) 生變化，上部土釘拉力增大，下部拉力變小。隨著&#41

13、4；b 的減小土釘拉力呈現(xiàn)中間大、兩頭小的分布形狀，即在圖中 中部外凸明顯。粘性土中隨著&#414；b的減小每層土釘均折 減，且最后一排土釘折減最多。從砂土和粘性土土釘拉力分 布規(guī)律可以看出，新規(guī)程中引入&#414；j調(diào)整系數(shù)后土釘拉力分布更合理。表3&#414；b取不同值對(duì)應(yīng)的土釘軸力變化規(guī)律土 1 （砂土）土 2 （粘性土）土釘 &#414；b二 1 &#414；b=08 &#414；b二0.6 &#414；b二 1&#414；b二0.8 &#414；b=0. 614 26. 5 39 0 024.942. 159. 37.2 6. 76. 337. 355. 774. 127 24. 52249. 764.378.947 41.235.462. 167.973.267. 1 56. 7 46. 371.964.256.583. 9 6& 3 52. 7259.9 320. 7 381 232.2 197.4 162. 7由3表可得：砂土中，&#414；b越小，越大，粘性土中,&a