岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (9): 2581-2591.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1936

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基于Pasternak地基模型的非线性土抗力−桩 身侧向位移曲线在基坑支护桩中的应用

朱彦鹏1, 2,吴林平1, 2,施多邦1, 2,赵壮福1, 2,吕向向1, 2,段新国1, 2   

  1. 1. 兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室,甘肃 兰州 730050; 2. 兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃 兰州 730050
  • 收稿日期:2021-11-16 修回日期:2022-05-06 出版日期:2022-09-12 发布日期:2022-09-12
  • 通讯作者: 吴林平,男,1996年生,硕士研究生,主要从事支挡结构方面的研究工作。E-mail: wlping0916@163.com E-mail:zhuyp1@163.com
  • 作者简介:朱彦鹏,男,1960年生,硕士,教授,博士生导师,主要从事支挡结构、工程事故分析与处理等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然基金面上项目(No.51978321)。

Application of nonlinear soil resistance-pile lateral displacement curve based on Pasternak foundation model in foundation pit retaining piles

ZHU Yan-peng1, 2, WU Lin-ping1, 2, SHI Duo-bang1, 2, ZHAO Zhuang-fu1, 2, LÜ Xiang-xiang1, 2, DUAN Xin-guo1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Gansu Province, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 2. Western Center of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China
  • Received:2021-11-16 Revised:2022-05-06 Online:2022-09-12 Published:2022-09-12
  • Supported by:
    This work was supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China(51978321).

摘要: 支护桩作为基坑开挖过程中的直接挡土结构,在水平荷载作用下,桩身的内力与变形情况对基坑工程的安全性和经济性影响较大。为了更准确地计算支护桩的内力与变形,依据桩−土相互作用的非线性土抗力−桩身侧向位移(p-)曲线,得到呈非线性变化的地基反力模量,同时引入 Pasternak 双参数地基模型充分考虑桩侧土体受力变形的连续性,推导了考虑桩−锚变形协调的支护桩挠曲微分方程,并利用传递矩阵法求得支护桩的内力与变形。结合工程实例编制计算程序,并将程序计算结果与监测值、基于传统 Winkler 地基模型的 p-y 曲线法计算结果对比分析,发现传统 Winkler 单参数地基模型会高估支护桩的水平变形和内力,而程序计算的位移和弯矩能更好地满足工程实际要求。进一步采用有限元软件对工程实例进行数值模拟分析,验证基于非线性 Pasternak 双参数地基模型的基坑支护桩计算方法的合理性和适用性。

关键词: 基坑, 支护桩, p-y曲线, Pasternak双参数地基模型, 传递矩阵法

Abstract: As a direct retaining structure in the process of foundation pit excavation, the internal force and deformation of pile under horizontal load have great influence on the safety and economy of foundation pit engineering. In order to calculate the internal force and deformation of the supporting pile more accurately, the nonlinear foundation reaction modulus is obtained according to the nonlinear soil resistance-pile lateral displacement (p-y) curve of pile-soil interaction. At the same time, the Pasternak two-parameter foundation model is introduced to fully consider the continuity of pile side soil deformation. The differential equation of retaining pile deflection considering pile-anchor deformation coordination is derived, and the internal force and deformation of the retaining pile are obtained by the transfer matrix method. Then the calculation program is compiled based on the engineering example, and the calculation results of the program are compared with the monitoring values and the calculation results of the p-y curve method based on the traditional Winkler foundation model. It is found that the traditional Winkler foundation model will overestimate the horizontal deformation and internal force of the retaining pile. The displacement and bending moment calculated by the program can better meet the actual requirements of the project. Furthermore, the finite element software is used for numerical simulation analysis of the engineering example to verify the rationality and applicability of the calculation method of foundation pit supporting piles based on the nonlinear Pasternak two-parameter foundation model.

Key words: foundation pit, retaining pile, p-y curve, Pasternak two-parameter foundation model, transfer matrix method

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[1] 刘波, 章定文, 李建春, . 基于多案例统计的基坑开挖引起侧方既有隧道 变形预测公式及其工程应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 501-512.
[2] 吴佳明, 陈健, 陈国良, 钟宇, . 基于BIM技术的地铁基坑工程施工仿真模拟方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 553-566.
[3] 周勇, 赵元基, 王正振, . 基于土体强度冗余法的桩锚支护结构 动态稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 641-649.
[4] 莫品强, 刘尧, 黄子丰, 滕鸿博, 陈斌, 陶祥令, . 复杂支护条件下深基坑支护桩−冠梁−支撑 的变形协调及空间效应研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2592-2601.
[5] 王祖贤, 施成华, 龚琛杰, 曹成勇, 刘建文, 彭铸, . 邻近车站(工作井)基坑开挖对下卧 盾构隧道影响的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2176-2190.
[6] 冯忠居, 孟莹莹, 张聪, 赖德金, 朱继新, 林路宇, . 强震作用下液化场地群桩动力响应及p-y曲线[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1289-1298.
[7] 谭廷震, 黄茂松, 刘奕晖, 王浩然, 张中杰, . 基于块体剪流组合机构的黏土基坑抗隆起 稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 909-917.
[8] 朱旻, 陈湘生, 张国涛, 庞小朝, 苏栋, 刘继强, . 花岗岩残积土硬化土模型参数反演及工程应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1061-1072.
[9] 兰韡, 王卫东, 常林越, . 超大规模深基坑工程现场抽水试验及土层 变形规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2898-2910.
[10] 张治国, 沈安鑫, 张成平, PAN Y. T., 吴钟腾, . 基于非线性Pasternak地基模型的海床悬链线立管触地段初始侵彻静平衡解析解[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2355-2374.
[11] 沈宇鹏, 王笃礼, 林园榕, 汤天笑, 刘欣, . 越冬基坑水平冻胀的防治措施效果分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1434-1442.
[12] 顾晓强, 吴瑞拓, 梁发云, 高广运, . 上海土体小应变硬化模型整套参数取值方法及工程验证[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 833-845.
[13] 鲁泰山, 刘松玉, 蔡国军, 吴恺, 夏文俊, . 软土地层基坑开挖扰动及土体再压缩变形研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 565-573.
[14] 厉立兵, 侯兴民, 李远东, . 一种基坑降水影响半径的有限元计算方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 574-580.
[15] 徐日庆, 程康, 应宏伟, 林存刚, 梁荣柱, 冯苏阳, . 考虑埋深与剪切效应的基坑卸荷下卧 隧道的形变响应[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 195-207.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .