关于悬臂式抗滑桩合理桩间距计算方法的论文很多,更不乏教授、博士的论文,以此为题的硕士毕业论文也不少,但都没有逐渐达成共识,甚至有些计算公式没有推导过程,难辨是非。比如:沈珠江在《桩的抗滑阻力和抗滑桩的极限设计》中的桩间距计算公式,没有推导过程、没有告知出处、没有考虑粘聚力和滑坡推力,即便是水,桩间净距竟然也有0.5倍桩宽(不考虑桩侧摩擦拱)。
铁二院编写的《抗滑桩设计与计算》(1983,P18,模型试验的桩间距为5倍的桩宽)指出:排式单桩后面的干砂,在平面上可以呈拱形、保持直立而不自桩间溜坍,表明当桩间距合适时,干砂能起一定的土拱作用。说明那些在粘聚力为0时桩间净距也为0的计算公式肯定都是错误的。遗憾的是犯这种错误的论文真不少,而且各种算法之间的误差往往较大,甚至难以置信。
为了确保合理计算桩间距,满足工程要求(但不是面面俱到,过于精确,难以应用),现根据大量论文观点和我自己的理解,以上图为例,归纳出下列假设,请大家跟帖批评指正,更希望高手指点,提高大家的水平。但希望不要上传有问题的论文,只需要对不认同的假设根据编号提出你的观点,你也可以增加编号补充观点,谢谢。
1、不考虑水平向的静止土压力(图中红色箭头所示)。因为扣除土拱本身后,该静止土压力的产生范围、作用范围和作用力都很小,而且该静止土压力沿滑动方向是变化的,不易计算。
2、拱前缘无土体作用。因为大前提是悬臂桩。埋入式桩在扣除桩前剩余抗滑力后也为悬臂桩。
3、拱后滑坡剩余推力顺桩排方向(垂直于滑动方向)的分布力处处相等。
4、拱后滑坡剩余推力顺桩长方向(竖向)均匀分布。
5、土拱承受桩间距范围内的全部滑坡剩余推力。
6、相邻拱在拱脚水平方向相互挤压、相互支撑,相互作用力大小相等、方向相反,拱脚不会左右滑动。
7、拱轴线上任意一点的水平力T相等。
8、拱轴线上无弯矩。
9、拱轴线为抛物线。
10、拱轴线经过桩背中心点K。
11、拱后缘为与拱轴线一样的抛物线。
12、拱后缘经过桩角A点。
13、拱前缘为与拱轴线一样的抛物线。
14、拱前缘经过桩角B点。
15、拱顶处HO=OG。
16、取单位厚度土拱以简化计算。
17、K点拱轴线与桩背AB的夹角α,等于A点拱后缘与桩背AB的夹角β。
18、α≠45°-φ/2,可以作为满足静力平衡条件的可变量。因为AB面不一定是土拱的破坏面。
19、拱圈厚度处处相等。拱圈厚度为拱顶后缘H点到前缘G点的距离。
20、拱圈厚度t可在直角△ABF中近似计算:t≈BF=bsinβ=bsinα<b。b为矩形桩的桩背宽度(圆形桩取桩径的0.707倍,即圆内接正方形的边长)。
21、拱高f为拱轴上的O点到桩背的垂直距离。
22、拱后缘上D点的y坐标可由拱后缘方程解得。
23、△ABE为左右两个土拱在桩背形成的等腰三角形受压区,BEE’B’为稳定的扇形楔体,不会沿BE面滑动。杨明的《桩间土拱效应离心模型试验及数值模拟研究》一组照片证实了这一点。
24、拱顶截面GH是最不利截面。
25、拱顶的小主应力取q。因为实际分析的是简化后的拱轴线,不是拱后缘和拱前缘。请教:有人说拱前缘G点的小主应力为0,有人取q,到底哪个对?
26、拱顶的大主应力为T/t。
27、BD面也是一个不利的破坏面,需要满足BD面上的静力平衡条件。因为在形成桩背端承拱前必须先形成BD面上的土体拱,否则桩间净距内的滑坡推力不可能传到桩背的端承拱上。另外,BD面处于极限平衡状态时,BE面自动满足稳定要求,而BE面处于极限平衡状态时,BD面肯定不满足稳定要求。因此,只需满足BD面上的静力平衡条件即可。
28、桩间距的安全系数根据参数的可靠性自行考虑。