如何用相当梁法来设计单锚板桩? 请大家补充完善吧，我就只懂这些了！ 破坏形式 总结板桩的工程事故，其失败的原因主要有五方面： ① 板桩的入土深度不够，在土压力作用下，板桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡(图1-21a)； ② 支撑或拉锚的强度不够 (图1-21b、c)； ③ 拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体滑动(图1-21d)； ④ 板桩本身刚度不够，在土压力作用下失稳弯曲(图1-21e)； ⑤ 板桩位移过大，造成周边环境的破坏(图1-21f)。 为此，板桩的入土深度、截面弯矩、支点反力、拉锚长度及板桩位移称为板桩的设计五大要素。 图1-21 板桩的工程事故 a) 板桩下部走动； b) 拉锚破坏； c) 支撑破坏；d) 拉锚长度不足； e) 板桩失稳弯曲； f) 板桩变形及桩背土体沉降 相当梁法 下面分析单支点板桩的计算原理及计算方法： 根据板桩入土深度与基坑深度比值的大小，单支点板桩变形也不同，特别是入土部分。由此，将单支点板桩分成自由支承单支点板桩和嵌固支承单支点板桩(图1-22)。 图1-22 单支点板桩的两种计算类型 a)自由支承 b)嵌固支承 两种类型单支点板桩的土压力分布、弯矩和变形也不尽相同。板桩入土深度较浅，整个板桩都向坑内变形，板桩底端发生转动并有微小的位移，坑底的被动土压力得以全部发挥。如板桩的入土深度增加，由于作用在桩前被动土压力也随之增加，当达到某一平衡状态时，桩底 c 仅在原位置发生转动而无位移。上述两种板桩底端的支承相当于简支，称为自由支承。 如果入土深度继续增加，则桩前被动土压力随深度的增加继续增加，当达到一定深度 d 点时，板桩底部有一段既无位移也无转角，这时板桩在土中处于嵌固状态。这种板桩为单支点嵌固板桩，其在一定深度 d 点以下的弯矩为零。 板桩的精确计算较为困难，主要是插入地下部分属超静定问题，其土压力分布状态难以精确确定，目前的计算方法也有多种，如“弹性曲线法”、“竖向弹性地基梁法”、“相当梁法”等，下面介绍单支点嵌固板桩的简化计算方法 —— 相当梁法。 板墙部分计算 板桩前后的被动、主动土压力是由板桩位移引起的，而桩的位移又随土压力的大小而变化，要考虑它们的共同变形是较复杂的。一般都将土压力简化为线性分布来进行计算。 分析图1-23所示的一端固定、一端简支的梁。它受到均布荷载作用，该梁的弯矩图及挠度曲线如图1-22b所示。将梁ad在反弯点 c 处截断，并设简单支承于截断处(图1-23d)，则梁 的弯矩与原梁 ac 段的弯矩相同，我们称 为ac的相当梁。通过求解相当梁 的支座反力rc，即梁 的支座反力 ，由此可求得 梁的其他未知量。 图1-23 相当梁示意图 图1-24 嵌固支承板桩 图1-24是嵌固支承单支点板桩土压力分布图，该板桩在d点以下板桩的性状及土压力状况难以精确计算，如将d点以下的土压力用一个力ep2代之，此时该板桩求解未知量有三个，即 t c1， e p2及 h d，而可利用的平衡方程仅有两个，即σ x ＝0，σ m ＝0，要直接求解仍有困难。将其下视为固定端，则该板桩与图1-23一端固定、一端简支的梁类似，只是板桩的荷载为三角形分布，而图1-23所示的梁是受到均布荷载作用。采用这样的假设，嵌固支承单支点板桩也可用“相当梁法”来求解。 用上述“相当梁法”求解嵌固支承单支点板桩，首先要找出板桩的反弯点 c 。反弯点 c 的位置与土的内摩擦角、粘聚力有关，并受板桩后的地下水位及地面荷载等因素影响。通过对不同长度和不同入土深度的板桩弯矩与挠曲线的研究，发现板桩的反弯点c与土压力强度等于零的位置较接近，计算中可取该点作为反弯点，由此引起的误差不大，但使计算大大简化。 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩的步骤如下(图1-24)： a. 计算作用于板桩上的主动土压力和被动土压力； b. 计算板桩上土压力强度为零的点 c 至地面的距离 h c1，利用下式 即 （1-32） c. 将板桩在 c 点截断，利用σ x ＝0，σ m ＝0计算相当梁 ac 的支座反力 rc 和支撑或锚杆反力 t c1； d. 计算板桩入土深度 h d： 根据嵌固支承单支点板桩的特点，在桩底某一位置以下的弯矩为零，如该点位于 d 点，则由下段板桩 cd 可求得 h 0。因为 cd 段桩上矩形部分的主被动土压力相等，由σ m d＝0得 ，所以有 （1-33） 由于实际桩前被动土压力较图1-24所示者小，按式(1-33)计算得到 的偏小，故应增加入土深度 ， 取０.２ ，因此板桩入土深度为 （1-34） 在剪力为零处求得 m max； 上式(1-32)至(1-34)中的符号意义如下： r —— 土的重力密度 k a —— 主动土压力系数， k a＝ k p —— 被动土压力系数， k p＝ 其他符号意义见图1-24。 支撑（拉锚） 以下分析支撑（拉锚）系统设计: 支撑或拉锚一端固定在板桩上部的围檩上，另一端则支撑到基坑对面的板桩上或固定到锚锭、锚座板上。 板墙单位长度的支撑(或拉锚)反力 t c1，通过板墙部分的计算已可求得，则根据支撑或锚布置的间距，即可求得每一支撑或拉锚的轴力。 如果支撑长度过大，则应在支撑中央设置竖撑(见图1-19)，以防止支撑在自重作用下挠度过大引起附加内力。拉锚则应计算其长度。 拉锚长度应保证锚锭或锚座板位于它本身引起的被动土楔滑移线、板桩位移引起的主动土楔滑移线和静土楔滑移线之外，如图1-25所示的阴影区内。 图1-25 拉锚长度计算 拉锚的最小长度按下列两式计算，取其中大值： l ＝ l 1＋ l 2 （1-35） 式中： l —— 拉描最小长度； h —— 基坑深度； —— 对自由支承板桩，取板桩入土深度；对嵌固支承板桩，取基坑底至反弯点的距离； —— 锚锭底端至地面的距离； —— 土的内摩擦角。 查看更多
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