基坑预制桩-墙围护结构土拱效应及合理桩间距研究

摘要

土拱效应的研究对经济合理设置围护桩的排列间距具有重要意义,目前常用的支护桩设计与计算方法是将单桩的受力分析推广到排桩,未考虑土拱效应对减小土压力的有利作用.本文首先基于现有二维平面分析方法设计计算合理桩间距,并利用有限元分析软件进行数值模拟,分析在基坑开挖过程中并无任何支撑作用下,桩间土拱效应的特性及分布.研究结果表明:根据轴向压应力与矢跨比函数关系,利用莫尔-库仑强度准则,推导出了桩间距上下限的简便计算式;随着开挖深度的增加桩间土体水平位移会有突变点,可以理解为该区域土体产生自适应调整,通过土拱效应来调整受力状态,以减小变形;当基坑开挖深度较小时,可假设桩顶位置处为最大塌落位置,当基坑开挖深度较大时,最大塌落位置发生转移,在本文研究的算例中为基坑开挖深度的(1/2-3/4)H处.