基坑桩锚支护体系的整体稳定性分析——圆弧滑动简单条分法与Kranz方法的比较

基坑桩锚支护体系的整体稳定性分析——圆弧滑动简单条

分法与Kranz方法的比较

基坑桩锚支护体系的整体稳定性分析——圆弧滑动简单条分法与Kranz方法的比较第33卷增刊

2011年8月

西北地震

'NORTHWESTERNSEISMOLOGICALJOURNAL Vo1.33Supp

August.2011

基坑桩锚支护体系的整体稳定性分析

——

圆弧滑动简单条分法与Kranz方法的比较

周梦佳,宋二祥

(清华大学土木工程系,清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京100084)

摘要:对桩锚支护体系整体稳定性分析常用的圆弧滑动简单条分法和Kranz方法进行了讨论,特别

地对Kranz方法的思路做了细致的分析.通过理论比较得到,理论上对于桩锚支护整体稳定性问题两

种方法应同时采用.通过大量算例指出,在土层性质较好的情况下可不进行圆弧滑动简单条分法.为

工程人员深入认识这两种方法提供了参考.

关键词:桩锚支护;稳定性分析;Kranz方法;圆弧滑动简单条分法中图分类

号:TU473.2文献标识码:A文章编号:1000—0844(20111增刊一132—05 OverallStabilityAnalysisofPile—anchorSupportingSystemforDeep Excavations

—

_ThecomparationbetweencirculararcmethodandKranzmethod

ZHOUMeng-jia,SONGEr-xiang

(KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityoftheStateMinistr yofEducation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract:Twocolrunonmethodsofstabilityanalysisforpile—

anchorsupportingsystem:circulararcmethodandKranz

methodarediscussed.Inparticular,Kranzmethodismadeadetailedanalysis.B ycomparing,itarrivedataconclusionthat

bothtwomethodsshouldbecheckedforasupportingsystemintheory.Butbyalarg enumberofcalculationexamples,italso

showedthatcirculararcmethodCanbeneglectedinthecaseofrelativebetterso ilconditions.Thesestudiesmaybeof

referencevalueforsomeengineerstoachieveadeeperunderstandingofthetwom ethods. Keywords:Pile-

anchorsupportingsystem;Stabilityanalysis;Kranzmethod;Circulararcmethod 0引言

桩锚支护是深基坑工程常用的一种支护结构,其

破坏有多种形式,设计时除需进行桩和锚杆的强度破

坏以及踢脚破坏,基坑隆起,渗流破坏等的验算以外,

还需对包含支护结构和土体在内的整个体系进行整

体稳定性验算.目前,桩锚支护体系整体稳定性验算

的方法应用较广的主要有两种:圆弧滑动简单条分法

和Kranz方法.前者在《建筑基坑支护技术规程

JGJ120—99》中有所介绍;后者在《岩土锚杆(索)

技术规程CECS22:2005~及许多参考书[I-2]中有专门

论述.在实际工程设计中,工程人员在进行支护体系

整体稳定性验算时对这两种方法的采用情况不一:有

的只采用圆弧滑动简单条分法;有的只采用Kranz方

法;有的两种方法均采用.为对这两种方法有更深入

收稿日期:2011-02.25

基金项目:"十一五"国家科技支撑计划项目(2008BAJ06B01—5)

作者简介:周梦佳(1987一),女,博士研究生,主要从事岩上工程方面的研究的认识,同时明确这两种方法的关系,以帮助l技术人员正确选用整体稳定性验算的方法,有必要对弧滑动简单条分法与Kranz方法进行比较讨论. 1圆弧滑动简单条分法

《建筑基坑支护技术规JGJ120.99》中简要介绍了验算支护体系整体稳定性的弧滑动简单条分法.此方法与十坡稳定分析中的瑞典条分法类似.具体思路_j如下:

f1)假定体系整体失稳破坏面形式为弧;

(2)对一特定圆弧,将圆弧内滑移f体分成若=F 竖直士条,十条卜端弧线近似

1L}j直线代替; (3)忽略十条间相互作,L}J力;

f4)根据摩尔一库伦破坏准则确定破坏而上的抗剪强度:

增刊周梦佳等:深基坑桩锚支护体系的整体稳定性分析133 f51对于桩锚支护体系,若锚杆穿过假定的圆弧破坏面,还需考虑锚杆拉力对滑动土体的作用力; f6)计算土体的下滑力矩和抗滑力矩,从而得到此特定圆弧破坏面下的安全系数;

f71搜索所有过桩底及其以下的可能圆弧面,最小安全系数对应的圆弧面是最可能破坏面,此最小安全系数即为用圆弧滑动简单条分法确定的支护体系整体稳定性安全系数.在实际工程中一般安全系数大于等于1.3为安全.

I一

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一

//l

第i个土条

图1圆弧滑动简单条分法示意图

Fig.1Sketchofcirculararcmethod.

第i个土条的下滑力矩为

Ms(f)=wisinOisR(1) 第f个土条的抗滑力矩为

M,=[(cos0~一Ui)tan+cili]sR +r/sin(O/+,)tan#/R+cos(~+,)(2)

式中为土条的重量;U,为土条底部的水压力;为土条底部土体的内摩擦角;Ci为土条底部土体的粘聚力;S为锚杆水平间距;R为假定的圆弧半径. 安全系数为=

?M)[(cos一uili)tanqki+c~li]s ?M)sinOis

+—

Tisin(O/+fl:)tan~—

bi+T/cos(0,+flj)(3) sinOis

2Kranz方法