1168 岩土力学 15 年大连深圳及武汉等土岩基坑中得到了广泛的应用龙门吊依其大跨度内荷载稳定作业空间大带载行走占地面积小操作司机能目视到作业区作业更安全等独特的优势, 逐渐从码头货场专用设备中脱颖而出, 应用到明挖法地铁车站施工领域, 成为明挖地铁车站吊运设备的首选龙门吊适

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灏雹嵇
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1 第 6 卷第 4 期岩土力学 Vol.6 No 年 4 月 Rock and Soil Mechanics Apr. 15 DOI:1.1685/j.rsm 移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析 1, 白晓宇 1,, 张明义, 袁海洋 (1. 青岛理工大学土木工程学院, 山东青岛 66;. 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心, 山东青岛 66;. 青岛易境工程咨询有限公司, 山东青岛 66) 摘要 : 以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景, 采用现场监测和 Plaxis 有限元模拟相结合的方法, 研究了土岩基坑中吊脚桩在龙门吊移动荷载作用下的变形规律及动力响应结果表明 : 桩身变形模拟结果与实测值吻合较好, 基坑的变形主要发生在基坑上部软弱土层, 吊脚桩嵌岩处产生应力集中 ; 在龙门吊移动荷载作用下, 桩顶水平位移较大, 但其动力响应最小, 而嵌岩处水平位移较小, 但其动力响应最大 ; 嵌岩处桩身最大正弯矩处及最大负弯矩处的土压力动力响应较大, 且移动荷载刚经过时刻影响最大研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考关键词 : 移动荷载 ; 土岩组合基坑 ; 吊脚桩 ; 动力响应 ; 有限元方法中图分类号 :TU 47 文献标识码 :A 文章编号 : (15) Deformation analysis for the end-suspended piles in the combined soil-rock foundation pits under moving loadings BAI Xiao-yu 1,,ZHANG Ming-yi 1,,YUAN Hai-yang (1. College of Civil Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao, Shandong 66, China;. Collaborative Innovation Center of Engineering Construction and Safety in Shandong Blue Economic Zone, Qingdao Technological University, Qingdao, Shandong 66, China;. Qingdao Yijing Design Co., Ltd., Qingdao, Shandong 66, China) Abstract: Based on the unique feature of the combined soil-rock geological conditions in Qingdao, Shandong province, the deformation and dynamic responses of the end-suspended piles for foundation pits in the combined soil-rock foundation pits under gantry crane moving loads are studied by using the finite element code, Plaxis, and field monitoring. The results indicate that the numerical predictions agree well with the measured deformations of the pre-bored pile shaft, and the major deformation of foundation pit occurs in the soft soil strata in rocky area, whereas the stress concentration occurs at the rock-socketed part of the end-suspended piles. In addition, under the gantry crane moving loads, the horizontal displacement of the pile head is larger, and its dynamic response is the least pronounced, whereas the horizontal displacement of the rock-socketed part is smaller and its dynamic response is the most significant. At the rock-socketed part, maximum positive bending moment part and maximum hogging moment part, the dynamic responses of earth pressure are the most pronounced, and the largest response occurs as a moving load passes by. The results can provide reference for the deep foundation pit supporting design in similar geological conditions. Keywords: moving loads; soil-rock combination excavation; end-suspended piles; dynamic response; finite element method (FEM) 1 引言土岩组合基坑指基坑开挖深度范围内上部是土层, 下部是基岩的基坑由于基岩的强度高稳定性好, 尤其是中风化岩以下部位具有较好的竖向承载能力和边坡自稳能力, 继续沿用传统的支护方式不但造价高, 而且土层支护施工工艺在基岩中会遇到一些问题 [1-5] 当采用通常的桩锚( 撑 ) 体系时, 在坚硬岩层中施做灌注桩难度大工效差桩的入岩深度不够, 难以形成理想的桩锚 ( 撑 ) 支护体系导致支护桩处于无嵌固状态, 形成吊脚桩时至今日, 吊脚桩作为一种重要的基坑支护形式, 在青岛收稿日期 :14-1- 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (No ); 青岛市建设事业科技发展项目 (No. JK1-1); 青岛地铁集团有限公司科研项目 (No.SDSITC-181) 第一作者简介 : 白晓宇, 男,1984 年生, 博士研究生, 主要从事地基基础及地下工程领域的研究工作 baixiaoyu58@16.com 通讯作者 : 张明义, 男,1958 年生, 博士, 教授, 主要从事土力学及地基基础的试验教学和研究工作 zmy58@16.com

2 1168 岩土力学 15 年大连深圳及武汉等土岩基坑中得到了广泛的应用龙门吊依其大跨度内荷载稳定作业空间大带载行走占地面积小操作司机能目视到作业区作业更安全等独特的优势, 逐渐从码头货场专用设备中脱颖而出, 应用到明挖法地铁车站施工领域, 成为明挖地铁车站吊运设备的首选龙门吊适用于狭窄场地, 基坑两头有堆放货场地, 也适用于基坑侧面有施工便道的场地使用 [6] 当然, 它在土岩组合地层的地铁明挖基坑施工中也不例外, 作为吊用设备及架设支撑的首选由于龙门吊轨道距基坑边线较近而且带载行走, 作为移动荷载会使排桩产生振动, 对基坑安全施工产生影响因此, 对龙门吊移动荷载作用下的吊脚桩的动力响应分析有重要意义目前国内外关于龙门吊移动荷载对排桩支护的吊脚桩变形和动力响应未见报道, 桩基动力响应的研究仅限于动载荷位置固定的情形 [7-1], 如在某种 [11-1] 特有的频率下饱和土中排桩的隔振分析以及饱和土体中移动荷载作用下单桩的动力响应 [1-17] 本文结合青岛地铁一期工程 ( 号线 ) 永平路站土岩组合明挖基坑的设计及施工情况, 采用现场监测和 Plaxis 有限元模拟相结合的方法研究了青岛地铁土岩结合明挖基坑中吊脚桩在龙门吊移动荷载用下的变形规律及桩土动力响应工程概况.1 车站概况永平路站位于青岛市振华路与永平路交叉路口, 沿振华路呈东西向布置, 为地下二层岛式车站地下一层为站厅层, 地下二层为站台层结构类型为双层双跨箱形框架结构车站主体总长为 m, 标准段宽度为 m 车站顶板覆土厚度为.~4.7 m, 轨面埋深为 14.6~17. m, 底板埋深为 16.1~18.5 m 采用明挖顺作法施工, 支护结构采用灌注桩 + 支撑 + 锚索的组合支护方式. 工程地质概况该车站位于青岛典型的土岩组合地层之中场区第四系厚度为.~6.5 m, 主要由第四系全新统人工填土 (Q 4 ml ) 及上更新统洪冲积层 (Q al+pl ) 组成土层层序依次为素填土黏土及含黏性土粗砾砂第四系以下基岩以粗粒花岗岩为主, 花岗斑岩煌斑岩呈脉状穿插其间, 受沧口断裂构造影响, 糜棱岩, 砂土状碎裂岩及碎裂状花岗岩较发育, 层序依次为强风化花岗岩上下两个亚带花岗岩中风化带微风化带花岗斑岩, 基岩面总体较平缓各岩土层物理参数如表 1 所示岩土名称表 1 场区主要岩土层的物理参数 Table 1 Physico-mechanical parameters of soils and rocks 重度 /(kn/m ) 层厚 /m 泊松比弹模 /MPa 黏聚力内摩擦角 /kpa /( ) 素填土含黏性土粗砾砂强风化岩上亚带强风化花下亚带中风化花岗岩微风化花岗岩水文地质概况场区地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水地下水水位埋深约为 1.6~4.7 m 洪冲积层孔隙水含水层以第四系砂层及填土层为主, 由于含黏性土粗砾砂分布不连续, 厚度变化较大, 填土层厚度变化较大, 水位埋深也略有起伏强风化岩厚度较大, 风化裂隙水及构造裂隙水均较发育, 其中风化裂隙水主要赋存于岩石强风化带中构造裂隙水主要赋存于断裂两侧的构造影响带及节理裂隙发育带中基岩裂隙水虽水量不大, 但与第四系孔隙潜水水力联系明显场区地下水主要依靠大气降水入渗和地表水体入渗补给, 水位具有明显的丰枯水期变化, 受季节影响明显地下水丰水期水位上升, 枯水期水位下降地下水的流向主要受区域侵蚀基准面和地貌的控制, 从地下水位反映的形态看, 地下水径流方向是由西北向东南地下水水位随季节及降雨情况有一定的变化, 各钻孔勘察深度内均见地下水勘察期间地下水稳定水位埋深为 1.61~ 4.7 m, 绝对标高为 11.87~15.1 m, 年内变幅 1~ m.4 基坑支护结构设计方案根据永平路站的结构型式场地地质及周围环境特征, 结合深基坑设计施工经验工期以及经济性, 经计算分析, 主体围护结构采用钻孔灌注桩 + 钢管内支撑 + 锚索 ( 见图 1) 车站主体基坑标准段围护桩采用直径为 8 mm 钻孔灌注桩, 混凝土强度等级为 C, 重度 =5 kn/m, 弹性模量 E p =. 1 4 MPa, 泊松比 =., 桩中心距为 1 mm, 设计桩长约为 11. m, 嵌岩深度为 1.5 m, 用直径 1 mm 的旋喷桩止水, 旋喷桩入岩深度为.5 m, 钻孔灌注桩与主体外轮廓线的净距为 1.5 m; 桩间挂钢丝网片喷射 C5 混凝土标准段沿基坑竖向设置一道 69 mm 钢支撑 ( 壁厚 t=14 mm, 弹性模量 E s =. 1 5 MPa, 泊松比 =.6) 加 1~ 道锚索, 锚索采用抗拉设计强度为 1 MPa 的 S

第 4 期白晓宇等 : 移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析 1169 15. mm(1 7) 制作, 水平间距为.4 m, 竖向间距为.5 m 基坑下部岩层采用微型钢管桩支护, 钢管外径为 168 mm, 壁厚为 5. mm, 钢管内灌注水泥砂浆钢管底插入基坑底部不小于 1.5 m, 钢管水平间距为 1. m 岩层锚杆第 1 道采用预应力锚索 MG4, 水平间距为.

3 第 4 期白晓宇等 : 移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析 mm(1 7) 制作, 水平间距为.4 m, 竖向间距为.5 m 基坑下部岩层采用微型钢管桩支护, 钢管外径为 168 mm, 壁厚为 5. mm, 钢管内灌注水泥砂浆钢管底插入基坑底部不小于 1.5 m, 钢管水平间距为 1. m 岩层锚杆第 1 道采用预应力锚索 MG4, 水平间距为. m, 且与灌注桩锁脚锚索 MG 交错布置, 沿锚杆水平向设置肋梁, 锚杆参数表其余为一道普通岩层锚杆( 全长粘结 ), 锚杆长度为 5. m, 水平间距为. m, 竖向间距为. m, 钻孔直径不小于 11 mm 素填土灌注桩含黏性土粗砾砂 MG1 强风化岩上亚带 MG MG 强风化岩下亚带 MG4 中风化岩排水沟挡墙钢支撑全长粘结锚杆钢管桩顶板 1 5 中板 5 底板图 1 基坑支护剖面图 ( 单位 :mm) Fig.1 Section of excavation support (unit: mm) 表锚杆参数 Table Anchor parameters 锚杆编号锚杆类型锚固体直径 /mm 入射角 /( ) 水平间距 /m 自由段长度 /m 锚固段长度 /m 承载力设计值 /kn 预应力锁定值 /kn MG1 4 S MG 4 S MG 5 S MG4 S 有限元模型建立及模拟方法采用 Plaxis 模拟基坑开挖变形, 为简化计算, 对有限元模型采用如下假设 :1 基坑的开挖采用平面应变模型 ; 土体视为弹塑性体, 上部土体采用摩尔 - 库仑模型, 下部岩体用线弹性模型进行模拟 ; 围护桩钢支撑及锚索视为弹性受力状态 ;4 围护桩施工及开挖引起的土体应力变化不予考虑 [1] 由于基坑比较规则对称, 取一半的基坑进行模拟, 该方向由于考虑沉降变形所以总宽度取 4 m, 基坑开挖深度取 16 m, 在该方向模型总长度为 m 边界约束条件为 : 底部边界施加完全固定约束, 左侧及右侧边界施加水平约束在一般设置中, 使用标准重力加速度 (9.8 m/s ), 时间单位为 s 龙门吊按照传力方式将其简化为 4 个轮压设此龙门吊自重为 1 t, 最大起重为 6 t, 总计 16 t, 考虑龙门吊最不利起吊状态, 即偏心受压在一侧, 小车在最左侧, 距离边跨 1. m, 如图所示根据静力平衡, 可求得轨道 L 处单个轮压为 7.95 kn 假设轨道直接铺设在冠梁上, 在轮压下其局部 [18] 压应力影响范围 l c 根据钢结构设计规范可知,l c = a+5h y +h R, 其中,a 为集中荷载沿梁跨度方向的支承长度, 对钢轨上的轮压可取 5 mm;h y 为自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离, 取 mm;h R 为轨道的高度, 对梁顶无轨道的梁 h R =, 取 mm, 计算得 l c =1 mm 该基坑龙门吊移动速度为 m/min, 对一根直径为 8 mm 灌注桩的影响范围为 l=8+1= 1 1 mm, 即通过桩体的时间 t=l/v=1.1 6/ =. s 假设移动荷载为一正弦波的前半段, 所以该正弦波的周期 T 为 6.6 s, 其频率 f =π/t =1.6, 根据这些参数可以在 Plaxis 有限元软件中输入一个动力荷载 P 1 m 轨道 L g (a) 基坑施工现场 18 m G (b) 龙门吊计算简图轨道 R 图龙门吊实物图与计算简图 Fig. Photo and calculation diagram of gantry crane

117 岩土力学 15 年土体和围护桩都采用 15 节点单元来模拟, 地基土共设 6 个土层, 桩体周围设置界面单元以便更好地模拟桩与土体的相互作用, 界面需要深入桩下土层.

网格划分精度选择中等粗糙程度, 并对支撑锚索锚固段及桩体周围的网格进行加密, 如图 4 所示, 并桩顶作用一个动力荷载 P 尽管 Plaxis 二维模型不可能精确模拟锚索应力状态及其与土的相互作用, 但在假设锚固段相对于土体没有相对滑动的情况下, 可以在总体水平上模拟应力分布和结构的变形及稳定性, 这样既能减少计算时间又能得到较为理想的计算结果 y 6 8 1 1 x 5

4 Grid division and encryption of model 由于基坑开挖是一个逐步实施的过程,Plaxis 可以关闭或激活几何模型中的荷载土层或结构对 1 P 龙门吊移动荷载象, 通过对水压力, 开挖土层以及结构对象的激活或者关闭可以模拟实现分步开挖的过程为了结果更好地反应实际的基坑开挖, 根据基坑开挖施工阶段的特点, 该车站由个计算步组成 : 第 1

4 117 岩土力学 15 年土体和围护桩都采用 15 节点单元来模拟, 地基土共设 6 个土层, 桩体周围设置界面单元以便更好地模拟桩与土体的相互作用, 界面需要深入桩下土层.5 m 根据本算例的特点, 围护桩采用无厚度的弹性板单元模拟, 钢支撑通过软件中的锚定杆单元模拟, 锚索采用点对点锚杆单元和土工格栅单元组合模拟, 其中用点对点锚杆单元来模拟锚索的自由段, 用土工格栅单元模拟锚索的锚固段 [19], 而岩土体和结构的相互作用通过界面单元实现由于 Plaxis 软件具有自动划分网格的功能, 所以网格划分比较方便需要指出的是, 根据本工程的特点, 网格划分精度选择中等粗糙程度, 并对支撑锚索锚固段及桩体周围的网格进行加密, 如图 4 所示, 并桩顶作用一个动力荷载 P 尽管 Plaxis 二维模型不可能精确模拟锚索应力状态及其与土的相互作用, 但在假设锚固段相对于土体没有相对滑动的情况下, 可以在总体水平上模拟应力分布和结构的变形及稳定性, 这样既能减少计算时间又能得到较为理想的计算结果 y x 5 龙门吊移动荷载 P 图计算模型 Fig. Calculation model 图 4 模型网格划分及加密 Fig.4 Grid division and encryption of model 由于基坑开挖是一个逐步实施的过程,Plaxis 可以关闭或激活几何模型中的荷载土层或结构对 1 P 龙门吊移动荷载象, 通过对水压力, 开挖土层以及结构对象的激活或者关闭可以模拟实现分步开挖的过程为了结果更好地反应实际的基坑开挖, 根据基坑开挖施工阶段的特点, 该车站由个计算步组成 : 第 1 步生成开挖完成的基坑 ; 第步通过激活半个周期的简谐波荷载给桩施加动力荷载 ; 第步分析桩土的动力响应后两步都是动力分析计算 4 计算结果及分析通过 Plaxis 有限元软件建立模型划分网格孔隙水压力计算土压力计算等过程, 最后得出基坑开挖完成后水平位移云图如图 5 所示图 5 开挖完毕后水平位移云图 Fig.5 Nephogram of horizontal displacement after foundation pit excavation 从图可以看出, 桩顶及吊脚桩的桩脚处的水平位移较大, 尤其在桩脚处水平位移最大关于围护桩嵌岩深度预留岩肩宽度桩脚处锁脚锚杆轴力对土岩基坑支护结构稳定性的影响, 文献 [1] 进行过详细介绍, 不再赘述由于围护桩的约束作用, 靠近坑边的地表变形较小, 基坑开挖对周边地表变形的影响基本在 h(h 为基坑开挖深度 ) 范围之内, 且 h 范围内的影响较大围护结构变形的大小不仅对其自身的稳定性及强度有重要作用, 而且对基坑周边土层的位移有直接影响, 将围护结构的位移控制在合理的范围内是保证基坑施工和周边环境 ( 建构筑物管线及道路 ) 安全的前提 [5] 图 6 为基坑开挖完后, 围护桩桩身水平位移模拟值与实测值对比曲线单位 :1 - m 由图 6 可知, 围护桩桩身水平位移实测值在桩顶较大, 桩身水平位移由桩顶到桩端先增大再减小, 最大位移值发生在距离桩顶约 4.5 m 的位置, 位移值为 8.6 mm,plaxis 对桩身位移的模拟结果与实测值很接近围护桩上部分的整体位移比下部分的大, 这是由于围护桩上部为易产生变形的第四系土层和强风化花岗岩, 下部为物理力学性质稳定不易变

5 第 4 期白晓宇等 : 移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析 1171 形的中风化和微风化花岗岩层, 有较好的自稳能力另外, 桩脚处也有变形, 并不是完全固定桩顶最大桩身位移处及桩端这几处受移动荷载影响较大, 因此, 动力计算时选取桩顶 A 点, 桩顶下 4.5 m 处 C 点, 桩端 E 点作为位移节点桩长 /m 图 6 桩身水平位移模拟值与实测值 Fig.6 Calculated and monitored horizontal displacements of bored pile shaft 图 7 给出了基坑开挖完后围护桩桩身弯矩模拟值与实测值对比曲线可以看出,Plaxis 有限元软件也能较准确地反应围护桩桩身的弯矩分布情况, 桩顶下 4.5 m 处正弯矩最大, 与桩身变形曲线相对应在距桩顶约 6. m 处桩身出现反弯点, 该位置接近第道预应力锚索施工位置处在距桩顶 9.5 m 处出现较大的负弯矩, 主要是由于桩端嵌入一定深度的基岩, 桩脚处位移受到基底岩层的约束因此, 再选取最大负弯矩处的 F 点作为应力节点进行动力分析 E A C 桩身水平位移 /mm 模拟值实测值图 7 桩身弯矩模拟值与实测值 Fig.7 Calculated and monitored bending moments of bored pile shaft 5 动力分析基坑监测中围护桩桩身的水平位移和沿桩身长度方向的土压力是比较重要的, 因为它们直接反映了基坑的变形与支撑或者锚拉体系的受力情况, 通过分析动力荷载对这两方面的影响, 可以比较清晰地得出龙门吊移动时对基坑的不利影响, 以便采取相应的控制措施 5.1 桩身水平位移动力响应模型第 1 步首先计算基坑开挖完毕平衡后初始应力场, 在无外载荷时, 土体在自重应力的作用下, 初始阶段平衡力的变化比较大, 而后较平缓地向极限平衡状态发展, 可见基坑初始状态稳定性良好第步动力计算之前将位移归为, 保留应力, 以该阶段为初始状态, 模拟分析桩体 A C E 点的动力响应桩体 A C E 点的动力响应如图 8 所示桩身弯矩 /(kn m) 桩长 /m F 模拟值实测值水平位移 /mm 水平位移 /mm 水平位移 /mm (a) 在移动荷载作用下 A 点水平位移 (b) 在移动荷载作用下 C 点水平位移 (c) 在移动荷载作用下 E 点水平位移随时间变化曲线随时间变化曲线随时间变化曲线图 8 桩身 A C E 点水平位移动力响应 Fig.8 Dynamic response of horizontal displacement at points A, C, E on bored pile shaft

6 117 岩土力学 15 年从图可以看出, 桩顶 A 点的水平位移动力响应最小, 桩脚嵌岩处 E 点的水平位移动力响应最大, E 点的水平位移为 A 点水平位移的倍, 具体数值见表由表可以看出,A 点的最大水平位移发生在 t =. s 的时刻, 此时车轮行进距离为 l =t l/t=. 1 1/.=1 mm, 说明龙门吊车轮刚行驶至桩边, 且此时刻桩顶水平位移为负值, 即桩顶 A 点向背离基坑临空面方向移动 C E 两点均在 t =.7 s 时刻水平位移达到最大值, 且 E 点的水平位移较大, 此时车轮行进距离为 l = t l/t=.7 1 1/.= 6 mm, 说明龙门吊车轮正处在桩截面边缘与桩体中心处, 且向桩中心处移动在龙门吊移动过程中, 当龙门吊的车轮即将到达桩体中心时, 桩端的水平位移受移动荷载动力响应效应较为明显, 明显大于桩顶处, 但当龙门吊经过后, 移动荷载引起的桩身水平位移恢复为, 说明移动荷载引起的桩身变形发生在弹性范围内 5. 土压力动力响应图 9 为桩体 C E F 点的土压力动力响应由图可知, 桩身 C E F 点动力响应大致相同, 其中 E 点波动稍偏大, 说明龙门吊移动荷载会给土压力带来一定的影响, 尤其是桩脚 E 点处土压力变化比较大, 总体来说在移动荷载作用下, 土压力动力响应沿桩身相差不大在.5 s 时刻内, 当移动荷载刚出现时, 土压力迅速减小, 结合该移动荷载对桩体水平位移的影响, 说明此时刻桩体偏离了土体, 但在很短的时间内土压力又恢复到平稳状态, 而且在 1.~. s 内受移动荷载的影响逐渐减小, 表明移动荷载刚施加 ( 龙门吊刚启动 ) 的一瞬间是最危险时刻, 随后在龙门吊经过的过程中其影响逐渐减小, 最终减小至静力平衡状态各点最大土压力及发生时刻见表 4 表移动荷载下桩身各点最大水平位移 Table Each point maximum horizontal displacement on bored pile shaft subjected to moving loads 点位桩身最大水平位移 /mm 发生时刻 /s A -.5. C.4.7 E 土压力 /kn 土压力 /kn 土压力 /kn (a) 在移动荷载作用下 C 点土压力 (b) 在移动荷载作用下 E 点土压力 (c) 在移动荷载作用下 F 点土压力随时间变化曲线随时间变化曲线随时间变化曲线图 9 桩身 C E F 点土压力动力响应 Fig.9 Dynamic response of earth pressure at points C, E, F on bored pile shaft 表 4 移动荷载下各点最大土压力 Table 4 Each point maximum earth pressure of on bored pile shaft subjected to moving loads 点位最大土压力 /kn 发生时刻 /s 6 结论 C E F (1) 深基坑工程可以采用有限元软件进行超前分析, 通过合理地选取参数以及建立模型, 可以反映或者预测基坑施工中的一些问题, 采用 Plaxis 有限元软件模拟基坑, 可以较好地反映支护结构的受力和变形, 这将作为土岩组合深基坑设计施工的辅助工具 () 在龙门吊移动荷载作用下, 虽然桩顶水平位移较大, 但桩顶的水平位移动力响应最小, 而嵌岩处虽然水平位移较小, 但移动荷载下嵌岩处的动力响应最大, 二者数值相差倍 () 在龙门吊移动荷载作用下, 桩身正弯矩和负弯矩最大值位置处的土压力动力响应较大, 而且当移动荷载刚经过时其影响最大, 建议合理的设置龙门吊移动速度, 以免对围护结构的稳定性产生较

7 第 4 期白晓宇等 : 移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析 117 大影响 (4) 桩脚处水平位移响应和土压力响应都比较大, 说明吊脚桩嵌岩处的处理将直接关系到围护结构的安全性, 应采取增加围护桩嵌岩深度增加预留岩肩宽度及增大桩脚处锁脚锚杆预应力等措施, 以增大桩脚嵌岩处的约束刚度 (5) 对于有龙门吊的土岩基坑, 建议增加围护结构的刚度, 减小基坑无支撑暴露的时间, 及时施做桩脚处的锁脚锚杆, 采用信息化施工等手段确保基坑及周边环境安全 (6) 在土岩基坑的设计施工及监测中, 建议考虑移动荷载 ( 龙门吊 ) 对吊脚桩产生的附加位移更为合理参考文献 [1] 刘红军, 李东, 孙涛, 等. 二元结构岩土基坑吊脚桩支护设计数值分析 [J]. 土木建筑与环境工程, 9, 1(5): LIU Hong-jun, LI Dong, SUN Tao, et al. Numerical analysis of design of dualistic foundation pit with end-suspended pile[j]. Journal of Civil, Architectural & Environmental Engineering, 9, 1(5): [] 刘涛, 刘红军. 青岛岩石地区基坑工程设计与施工探讨 [J]. 岩土工程学报, 1, ( 增刊 1): LIU Tao, LIU Hong-jun. Design and construction of foundation pits in rock area in Qingdao[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1, (Supp.1): [] 朱志华, 刘涛, 单红仙. 土岩结合条件下深基坑支护方式研究 [J]. 岩土力学, 11, ( 增刊 1): ZHU Zhi-hua, LIU Tao, SHAN Hong-xian. Study of supporting type for deep foundation pit in areas of rock and soil[j]. Rock and Soil Mechanics, 11, (Supp.1): [4] 刘红军, 张庚成, 刘涛. 土岩组合地层基坑工程变形监测分析 [J]. 岩土工程学报, 1, ( 增刊 ): LIU Hong-jun, ZHANG Geng-cheng, LIU Tao. Monitoring and analysis of deformation of foundation pits in strata with rock-soil combination[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1, (Supp.): [5] 刘红军, 王亚军, 姜德鸿, 等. 土岩组合双排吊脚桩桩锚支护基坑变形数值分析 [J]. 岩石力学与工程学报, 11, ( 增刊 ): LIU Hong-jun, WANG Ya-jun, JIANG De-hong, et al. Numerical analysis of deep foundation pit displacement with double-row end-suspended piles in strata of soil-rock dualistic structure[j]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 11, (Supp.): [6] 闫发荣. 地铁车站深基坑大跨度吊运设备选型 [J]. 隧道建设, 7, ( 增刊 ): YAN Fa-rong. Selection of lift equipment in deep and large foundation pit of metro station[j]. Tunnel Construction, 7, (Supp.): [7] AVILES J, SANCHEZ-SESMA F J. Piles as barriers for elastic waves[j]. Journal of Geotechnical Engineering, 198, 19(9): [8] 高广运, 杨先健, 王贻荪, 等. 排桩隔振的理论与应用 [J]. 建筑结构学报, 1997, 18(4): GAO Guang-yun, YANG Xian-jian, WANG Yi-sun, et al. Theory and application of vibration isolation by piles in rows[j]. Journal of Building Structures, 1997, 18(4): [9] KATTIS S E, POLYZOS D, BESKOS D E. Vibration isolation by a row of piles using a -D frequency domain BEM[J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1999, 46: [1] KATTIS S E, POLYZOS D, BESKOS D E. Modelling of pile wave barriers by effective trenches and their screening effectiveness[j]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 1999, 18: 1-1. [11] 蔡袁强, 丁光亚, 徐长节. 饱和土中排桩对入射 S 波隔离的三维分析 [J]. 自然灾害学报, 8, 17(): 1-7. CAI Yuan-qiang, DING Guang-ya, XU Chang-jie. Three dimensional isolation analysis of a row of pile in saturated soil from incident S waves[j]. Journal of Natural Disasters, 8, 17(): 1-7. [1] 丁光亚, 蔡袁强, 徐长节. 饱和土中刚性排桩对平面 SV 波的隔离分析 [J]. 岩土力学, 9, (): DING Guang-ya, CAI Yuan-qiang, XU Chang-jie. Analysis of vibration isolation of a row of rigid piles to plane SV waves in saturated soil[j]. Rock and Soil Mechanics, 9, (): [1] 王建华, 陆建飞, 王卫东, 等. 移动荷载作用下饱和土中单桩的动力响应 [J]. 岩土力学, 7, 8( 增刊 ): WANG Jian-hua, LU Jian-fei, WANG Wei-dong, et al. Dynamic response of a single pile embedded in a poroelastic soil to moving loads[j]. Rock and Soil Mechanics, 7, 8(Supp.): 下转第 1181 页

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#4 ~ #5 12 m m m 1. 5 m # m mm m Z4 Z5 2011 6 6 153 JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERING SOCIETY Jun 2011 NO. 6 Ser. 153 1006-2106 2011 06-0014 - 07 300142 ABAQUS 4. 287 mm 6. 651 mm U455. 43 A Analysis of Impact of Shield Tunneling on Displacement