双排抗滑桩桩土作用分析模型及其应用

［ ｂｔａｔ ｈ ｕｕｌ ｆ ｃ ｅ ｅｎｐｌｓ ｎ ｏｅｉ ｏｐｒ ｆｈ ｎｉｌ ｅｐｌ ｎ ｌ ｅ Ａ ｓ ｃ］Ｔ ｅｍ ｔａ ｅｅｔｂｔ ｅ ｉ ｄｓ ｐ ｔ ａｔｏ ｅａｔｓｄ ｉｓａｄｓ ｐ ｒ ｓ ｗ ｅ ａ ｌ ｎｗ ｓ ｔ —ｉ ｅ ｏ
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型 ， 提 出双 排桩 内力及 位移 计算 有限 差分解法 ， 并 供
工程设 计计 算 参考 。
１ 双 排 抗 滑 桩 受 力机 理 分 析
双排 抗滑 桩是 由两 根平行 基桩 在各 自桩桩 顶用
土体 的明显 约束作 用 ， 即使 在 边 坡产 生 滑 动 面 的极
ＨＵ ｏ ｇ ，ＹＡＮＧ ｉ ｇ ｕ Ｓ ｎ Ｍ ｎ ｈ ｉ
（ ． ｉｈ ａ ｄ ｉｉ ｒｔ ｎｏ ｕ ａ ｒｖｎ ｅ Ｃ ａ ｇｈ ， ｎ ｎ １０ ， ｈｎ ； ２ Ｇ ｏｅｈ ｉ ｌ ｎ １ Ｈ ｇ ｗ ｙａ ｍ ｎｓ ａｉ ｆ ｎ ｎＰｏｉｃ ， ｈ ｎ ｓａ Ｈｕ ａ ０ １ Ｃ ｉａ ｔ ｏ Ｈ ４ １ ． ｅｔｃｎｃ ． ａＩ ｓ ｔｔ ｏ ｕ ａ ｎｖｒｉ ， ｈｎ ｓａ ｕ ａ ０ ２ ｈｎ ） ｔｕｅ ｆ ｎｎＵ ｉｅｓｙ Ｃ ａｇｈ ，Ｈ ｎ ｎ４ ８ ，Ｃ ｉａ ｉ Ｈ ｔ １ ０
水平 向弹簧 模拟 ； 翠 英 等＂ 提 出 了桩 间土 对 前排 周 桩 的作 用模 式 和作 用 力 计 算分 析 模 型 ， 用 有 限元 采
针对 该 问 题 ， 有 不 少 学 者 进 行 了 大 量 研 究 。 已
【 稿 日期 】２ １ — ９ ６ 收 ０ ｌ Ｏ 一ｌ
［ 基金项 目］国家 自然科学基金（ ０ ００ ３ ； ５ ７ ８３ ） 教育部 博士点基金 （０ ７ ５ ２０ ） ２０ ０ ３ ０ ８
ｓｂ ｅ ｆ ｒａ ｏ ｔｎ ｈ ｎ ｔ ｉ ｅ ｅ ｃ ｏ ｕ ｉｎ ｔ ｎ ｌｚ ｈ ｏ ｂ ｅ ｒ ｗ ｎ ｉｓｉ ｅ ｐｌ ｓ ｉｌ ｄ ｐ ｉ ｇ ｔ ｅ ｆ ｉｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｌ ｔｏ ｏ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｄ ｕ ｌ —ｏ ａ ｔ－ｌｄ ｉ ． ｏ ｉ ｅ
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的位移 量 ， 因此 建立 考 虑双 排 桩扰 瞳变 形 的 土压 力 模 型更 为合 理 。针 对 该 问 题 ， 本文 在 前 人 研究 基 础 上 ， 双排 桩结 构视 为 门架式 结构 ， 将 引入 ｐ ｙ曲线法 － 考虑 桩土 接触 非线性 影 响建立 相应 桩土 相互作 用模
或库仑 土压力 理论 计 算 不再 合 适 ； 大 量 实测 结 果 且 表 明 ， 压力 分布模 式将呈 非线 性分 布 ， 非经 典土 土 而 压力理论 计算 的线性 分 布 …。
［ ｙｗｏ ｄ ］ｄ ｕ ｌ— ｗ ａ ｔ ｓｄ ｉ ｓ ｉ － ｉ ｉ ｅａｔ ｎ ｉ ｉ ｉｅｅ ｃ ｏｕｉ ；ｉｎｒ Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｂｅｒ ｎｉ ｌ ｅｐｌ ；ｐｌ ｓ ｌ ｎ ｒｃｉ ；ｆ ｔ ｄｆ ｒｎ ｅ ｓｌｔ ｎ ｎ ｅ— ｏ —ｉ ｅ ｅ ｏ ｔ ｏ ｎｅ ｏ
Ｔｈ ａｙ ｉ ｏ ｅ ｆＰｉ －ｏｌＩ ｔ ｒ ｃｉ ｎ ｆ ｒ ｔ ｅ Ｄｏ ｂ ｅ ｒ ｗ ｅ Ａｎ ｌｓｓ Ｍ ｄ ｌｏ ｌ ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｔｏ ｏ ｈ ｕ ｌ－ ｏ ｅ Ａｎ －ｌ ｌｓＳ ｒ ｃｕｒ ｎ ｔ ｐ ｉａ ｏ ｉ ｔ ｓｉ Ｐ ｅ ｔ ｕ ｔ ｅ ａ ｄ ｉ Ａｐ ｌ ｔ ｎ ｄｅ ｉ ｓ ｃｉ
第３ ７卷 ， １ 第 期 ２ ０ １２ 年 ２ 月
公 路 工 程
Ｈｉ ｈ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｇ ｗａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｏ ． ７，Ｎｏ １ １３ ． Ｆ ｂ ． ， ｅ ２０１２
双 排 抗 滑 桩 桩 土 作 用 分 析模 型 及 其应 用
分析表 明， 计算值 与实测值吻合 较好 ， 该方法可 用于双排抗滑桩 的内力 分析计算 。 ［ 关键 词］双排抗滑桩 ；桩土相互作用 ；有限差分解 ；内力位移
［ 图分 类号 】Ｕ４ ３ １ 中 ４ ．５ ［ 文献 标 识 码 】Ａ ［ 章 编 号 １１７ — ６ ０ ２ １ ） １ ００ — ５ 文 ６４ ０ １ （０ ２ Ｏ — ０ ７ ０
ｗｉｈ ｓ ｍｅ ｐａ ａ ｅｅ ｓｗｈ ｃ ｅｅ ｍｉ ｅ ｙ ｔａ ｉｉｎ ｌｅ ｒｈ ｐｒ ｓ ｕ ｅ ｍ ｅｈ ｄ ａ ｄ ｔｉｘ ａ ｅ ｔｉ ｏ ｅ — ｔ ｏ ｒ ｍ ｔ ｒ ｉｈ ｄ ｔｒ ｎ ｄ ｂ ｒ ｄ ｔｏ ａ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ｔ ｏ ｎ ｒａ ｉｌｔ ｓ ｎ ｓ ｍｅ ｃ ｒ
突 出优 点 ， 在各类 滑 坡 ， 其 是大 型滑 坡治 理工 程 中 尤 得到 了广 泛应 用 】 。然 而 ， 由于 其 受力 复 杂 性 ， 特 别是前 、 排桩 与 边坡 体 及 桩 间土 相 互 作 用 难 以确 后 定， 导致 其 内力计 算极 为复 杂 ， 缺乏相 应 统一 规范 指
土的约束 作用 ， 间土 的 变形 量远 小 于达 到被 动 状 桩 态 或主动 状态所 需 的 位 移量 ， 故用 朗金 土 压力 理 论
其 内力进 行 了求解 。
然而， 以上模 型 对于 土压力 计算 ， 大都 采用 经典
土压力 理论 ， 即直接 采 用 主动 土压 力 或 被 动土 压 力 参 与计 算 ， 而在正 常 工作 状态 下 ， 由于对基 桩变形 的 严 格要 求 ， 土体 变形 难 以达 到极 限 土压 力状 态 需 要
ｂ ｃ ｌ ｎｄ ｆｏ ｔｐ ｌ ．Ｔｈ ｒ ｆ ｒ ａ ｋ ｐｉ ａ ｒ ｎ ｉｅ ｅ ｅ ｅｏ ｅ，ａ ｎ ｎｌ ａ ｎｅ ａ ｔｏ ｄ ｌｆｒｄ ｕ ｌ —ｏ ａ ｔ－ｌｄ ｉｅ ｎｄ ｓ ｉ ｏ ｉ ｒｉ ｔｒ ｃ ｉｎ ｍｏ ｅ ｏ ｏ ｂ ｅ ｒ ｗ ｎ ｉｓｉ ｅ ｐ ｌ ｓａ ｏｌ ｎｅ
ｏ ｏ ｎ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔ
０ 前 言
双排 抗 滑桩 由于 具 有抵 抗 力 大 ， 顶 位 移 小 的 桩
如何 颐华 等人对 双 排 桩进 行 了试 验 与 计算 研究 ， 并基 于桩 基 内力 、 变形 及土 压力 分布 特征 ， 出 了一 提 种简 化 双排 护坡 桩 计算 方 法 。 该 方 法 主要 应 用 于 但
式； 引入 Ｐ，曲线 法 模 拟 桩 问 土 与 双 排 桩 接 触 非 线 性 特 征 ， 结 合 经 典 土 压 力 理 论 与 相 关 应 力 路 径 三轴 试 验 对 其 参 一 ， 并 数 进 行 了求 解 ， 由此 建 立 了 双 排 抗 滑 桩 与 桩 周 土 体 非 线 性 相 互 作 用 模 型 。 在 此 基 础 上 ， 出 双 排 桩 不 同 特 征 桩 段 导 微 分 方 程 ， 用 横 系 梁 传 力 协 调 作 用 及 边 界 条 件 ， 出 了 双 排 桩 桩 身 内力 和 位 移 的有 限 差 分 迭 代 算 法 。试 验 对 比 利 提
２ 双 排抗 滑桩 与桩 周 土 作 用 模 型
２ １ 桩 间 土 与 双 排 桩 作 用 分 析 ．
ｐ Ｙ合
反映桩 与桩周 土非 线性 接触及 桩体 变形 与土 体作用 力之 间的关 系。如 前 所 述 ， 由于后 桩 与 前 桩对 桩 间
ｔ ｉ ｔｅ ｓ ｐ ｔ ｉ ｓａ ｌｓ ｅ ． Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｉ ａｎ ｓｒ ｓ ａ ｈ ｓ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｓ ｄ ｏ ｈ ｓ，ｔ ｅ ｄｉ ｅ ｅ ｔａ ｑ ａｉ ｎ ｏ ｉｅ ｓ ｃｉｎｓ ｗｉ ｆｅ ｅ ｔ ｈ ｆ ｒ ｎ ｉｌ ｅ ｕ ｔｏ ｓ ｆ ｐ ｌ ｅ ｔｏ ｔ ｄｉ ｒ ｎ ｆ ｈ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓａ ｅ ｄ ｄ ｃ ｄ，Ｓ ｈ ｎ ｅ ｏ ｃ ｎ ｓ ａ ｅ ｎ ｆｄ ｕｂｅ ｒ Ｗ ｎ ｉｓｉｅ ｐｉ ｓｃ ｎ ｂ ｂ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｒ ｅ ｕ ｅ Ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｒｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｄｉｐｌｃ ｍｅ ｔｏ ｏ ｌ—Ｏ ａ ｔ・ ｌ ｌ ａ ｅ ｏ － ｄ ｅ
［ 者 简介 ］胡 松 （９ ７ ， ， 南 长 沙 人 ， 程 师 ， 要 从 事 高 速 公 路 建 设 与 管 理 工 作 。 作 １７ 一） 男 湖 工 主
８
公
路
工
程
３ ７卷
理论 编制 了双 排 门 架 式抗 滑 桩 的 有 限元 分 析 程 序 ；
对 桩间土 形成挤 压 作 用 ， 其机 理 与 被 动 土 压力 形 成
胡
（ ． 南 省 高 速 公 路 管理 局 ， 南 长 沙 １湖 湖
松 ，杨 明辉
４０８ ） １０ ２
４ ０ １ ； ２ 湖 南 大 学 土 木 工 程 学 院 ，湖 南 长 沙 １０ １ ．
［ 摘
要 】考虑坡体 滑移的最不利工 况 ， 以滑动 面为分界 面 ， 分析 了双排桩与坡体作用 的作用机 理与关 系表达
吕美君 等 从理 论 上 分 析 了双 排桩 结 构 受 力 特点 ， 对 双排桩 之 间 滑 坡 推 力 分 配 进 行 了研 究 。 孙 勇
将 双排 桩视 为 刚架 ， 采用考 虑 滑坡 体 存 在 的 ｍ 法 对
机理类 似 ， 而前 排桩 变 形将 对 与之 接 触 的桩 问 土 造 成应 力松 弛 ， 机理 与主动 土压 力形成 机理 类似 ， 其 但 由于双排 桩设计 对 变形 的严格 要求及 前后桩 对桩 间
导 。
基坑 抗 滑桩 ； 治文 等 将 双排 桩 分 别 作 为 独 立悬 熊 臂桩 ， 讨 了滑坡 推 力在不 同桩 排分 配 、 探 桩身受 力分 布形 式 等 问题 ； 刚 等 提 出平 面杆 系有 限 元 双排 郑
桩 分析模 型 ， 双排 桩之 间土 体视 为薄 压缩层 ， 以 将 并
ｔ ｉ ｅ ｙ ｆｎｉ ｆｅ ｅ ｃ ｌ ｔｏ ｔ ｈｅ ｃ ｎ ｉ ｅ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｉ ｅ ｍ ’ ｏ ｒ ｉ ａｉ ｇ ａ ｔｏ ． Ｆｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｂ ｔ ｄｉ ｒ ｎ ｅ ｓ ｕ ｉ ｎ ｗｉｈ ｔ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｆｔ ｅ ｔｅ ｂ ａ ｉ ｅ ｆ ｏ ｏ Ｓｃ ｏ ｄ ｎ ｔｎ ｃｉ ｎ ｎａｌ ｙ， Ｃｏ ｐ ｒｎ ｏ ｔｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｄ ｄ ｔ ｆｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ｅ ｔｉ ａ ｒ ｔ ｒ ｍ ａ ｉ ｇｔ ｈ ａ ｕ ｅ ａ ａｏ ｈ ｄ ｌｔ ｓ ｎ ｌｂｏ ａｏ ｙ，ｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｔｓ ｏ ｈａ ｔｉ ｅ — ｈｅ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｅ ｕｌ ｈ ｗｓ ｔ ｔｉ ｓｆ ａ ｏ