深基坑桩锚支护结构桩身内力及土压力试验研究.pdf

[摘要]通过对东北大学秦皇岛分校综合实验楼深基坑桩锚支护工程现场试验，研究分析了深基坑开挖过程中桩身土压力、钢筋应力及弯矩的分布和变化规律。研究表明：基坑开挖和锚杆及其预应力施加是桩身内力变化的主要因素，预应力锚杆施加的影响较大；通过桩身钢筋应力反算土压力的大小与实测土压力大小及分布基本一致；实测土压力的大小介于朗金土压力和静止土压力之间。[关键词]地下工程；深基坑；桩锚支护；桩身内力；朗肯土压力

内容摘抄：

1试验基坑的基本情况
本工程为东北大学秦皇岛分校综合实验楼，15层框剪结构，总建筑面积约为35000m2,基坑平面如图1所示，基坑西侧与实验馆距离仅1.2m,北侧为图书馆，东侧为宿舍楼。在勘探深度内，场地表层为近期人工堆填的素填土，老地面以下为棕褐色冲积粉质黏土和黄褐色粉土及沼泽积形成的粉质黏土层，其下为冲洪积形成的细砂和粗砂层，下部为冲洪积形成的圆砾，底部均为太古代混合花岗岩的强风化层。稳定水位埋深为3.75~4.30m,因基坑施工在枯水期，对基坑稳定性影响不大。基坑平均深度7.0m,西侧支护形式采用了单支点桩锚式(两桩一锚)，桩长12m,桩径0.8m。基坑顶部有60kPa附加应力（基坑毗邻3层建筑物，按每层附加应力为20kPa考虑)。基坑开挖过程如下：①基坑开挖2m深，时间为2008-11-21，称其为第1阶段；②在1.7m处加锚杆并施加预应力，时间为2008-11-22,称其为第2阶段；③基坑开挖到设计深度7.0m,时间为2008-11-24，称其为第3阶段。基坑计算剖面如图2所示，土体参数如表1所示。

2桩身内力测试方案
试验选取基坑西侧12,16,20号桩进行钢筋应力测试，本文中分别称其为桩1、桩2、桩3，每根桩临土侧和背土侧钢筋分别布置5个钢筋应力计，布置深度（基坑）分别为2.4,3.7,7,9.2,11.4m,总计30个，在试验过程中发现桩1下侧两个钢筋应力计因未知原因失效，故有效钢筋应力计共28个。

3试验结果分析
3.1桩身钢筋应力随基坑深度的变化
桩身钢筋应力随基坑深度的变化曲线如图3a~3f。图中N侧是指支护桩靠近基坑内一侧，W侧指的是支护桩基坑外一侧。

3.2土压力随时间的变化
土压力随深度的变化曲线如图4a~4c所示。

4结语
1)桩身上压力及钢筋应力内力主要受基坑开挖和锚杆及其预应力施加的影响，锚杆预应力施加的影响较大。
2)冠梁对桩身弯矩特别是桩头部分的影响不可忽略。
3)基坑开挖完成后，桩身内力变化不大，桩身弯矩及钢筋应力零点出现在基坑底部以下；实测土压力与钢筋应力反算得到的土压力值吻合较好，说明可以用钢筋应力测试法反算土压力；朗肯土压力沿桩的深度均大于实测土压力，按此计算内力偏于安全。
4)弹性支点法与极限平衡法对单支点桩锚支护结构内力计算与实测值相比大都较为保守，偏于安全，在基坑底部以上，采用极限平衡法设计比弹性支点法更为经济，而在基坑底部以下则相反。

（略）

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