申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

　 鋼筋混凝土地下連續(xù)墻于20世紀50年代初期起源于意大利，最初用作土石壩壩基的防滲墻，以后發(fā)展用作擋土墻及地下結構的承重墻，廣泛應用在水利水電工程、基礎工程、地下工程中。鋼筋混凝土地連墻的基本原理是：在地面上用一種特殊的挖槽設備，沿著工程的開挖線，在泥漿護壁的情況下，開挖一道狹長的深槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠并澆注水下混凝土，筑成一道連續(xù)墻，起截水防滲、擋土或承重作用。

　　1　一般鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的計算方法

　　用于地下連續(xù)墻結構計算的理論和方法，除了一些地方性法規(guī)外，至今還未制定全國性統(tǒng)一的設計計算規(guī)程或規(guī)范。通過研究，不少學者提出了許多有用的計算的理論和方法，其中工程中廣泛采用的計算理論主要為以下4類：荷載結構法；修正的荷載結構法；彈性地基梁法；有限單元法。荷載結構法假定作用于地下連續(xù)墻上的水、土壓力已知，且墻體和支撐的變形不會引起墻體上水、土壓力的變化。計算時首先采用土壓力的經(jīng)典理論，確定作用于墻體上水、土壓力的大小及分布，然后用結構力學方法計算墻體和支撐的內(nèi)力。由于深基坑開挖過程中，作用于墻體上的水、土壓力也是逐步增加的，因而荷載結構法無法反映施工過程中擋土結構受力的變化情況，為此產(chǎn)生了修正的荷載結構法。彈性地基梁法將地下連續(xù)墻視為一個豎放的彈性地基梁，地層對地下連續(xù)墻的約束作用可用一系列彈簧來模擬，在同樣精度條件下，其工作量大大少于有限元法。有限單元法將地下連續(xù)墻與周圍地層看作是有機聯(lián)系的整體，墻體與周圍介質(zhì)相互共同作用，其適用性較廣，但計算工作量較大。

　　2　帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的計算方法

　　2.1　計算原理

　　帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的計算方法是在上以工程中應用較廣泛且實用的彈性地基梁法，對帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的計算方法介紹如下：

　　地下連續(xù)墻工程在一側開挖后，未開挖側的土壓力作為主動荷載，而在開挖側開挖線以下土層為地下連續(xù)墻的彈性地基，用彈簧代替。彈簧的作用采用彈性地基梁的局部變形理論即文克爾假定，被動土抗力的大小和分布情況取決于墻體變位的結果，墻體哪一點的側向位移越大，該點處彈簧支座壓縮量就越大，相應土體對墻體的彈性抗力強度值也就越大。上部支承也為彈性支承，這樣，地下連續(xù)墻按置于彈性地基上的梁進行計算。彈性地基梁的微分方程為

　　式中：EI（x）-彈性地基梁的抗彎剛度；

　　y-彈性地基梁的撓度；

　　q（x）-作用于彈性地基梁上的荷載；

　　k（x）-水平地基反力系數(shù)。

　　采用有限差分法將以上微分方程用相應的差分方程代替，化為一組線性代數(shù)方程，差分方程如下式所示：

　　墻體分上下兩段計算，兩段之間采用鉸接。將此鉸鏈節(jié)點處切開，切口處代以未知剪力Q，然后各段墻體分解為在外荷載P作用下鉸點處為自由端及單獨在Q作用下的情況相迭加，由上下段墻體在鉸點處位移相等的條件可解出Q值，從而解出各節(jié)點的位移及內(nèi)力。

　　2.2　邊界條件的確定

　　a）上段墻體在P作用下：頂端為自由端，根據(jù)此點M＝0，Q＝0，可得

　　底端為自由端，根據(jù)此點M＝0，Q＝0，可得

　　b）上段墻體在Q作用下：頂端為自由端，根據(jù)此點M＝0，Q＝0，可得

　　底端M＝0，Q＝1（先假定為1，求出Q值后再乘以Q），可得

　　c）下段墻體在P作用下：頂端為自由端，根據(jù)此點M＝0，Q＝0，可得

　　d）下段墻體在Q作用下，頂端M＝0，Q＝1（先假定為1，求出Q值后再乘以Q），可得

　　另外，下段墻體底端邊界條件根據(jù)墻體插入深度及土層類別尚可分為自由端、固接端等。

　　2.3　計算步驟

　　2.3.1　節(jié)點劃分

　　將地下連續(xù)墻按等間距劃分節(jié)點，節(jié)距大小取決于計算精度。

　　2.3.2　列出差分方程系數(shù)矩陣

　　根據(jù)（2）、（3）、（4）式，可列出上段墻體在P作用下的系數(shù)矩陣；根據(jù)（2）、（5）、（6）式，可列出上段墻體在Q作用下的系數(shù)矩陣；根據(jù)（2）、（7）、（8）式，可列出下段墻體在P作用下的系數(shù)矩陣；根據(jù)（2）、（9）、（10）式，可列出下段墻體在Q作用下的系數(shù)矩陣。

　　其中水平地基反力系數(shù)的取值對計算結果的準確性有一定影響，因而應力求準確，有條件時可現(xiàn)場試驗得出，或通過計算手冊查得。

　　2.3.3　荷載P計算

　　計算作用于各節(jié)點的水壓力及主動土壓力。

　　2.3.4　支撐處理

　　在作為基坑擋土支護時，地下連續(xù)墻常加支撐，此時視支撐為彈性支承，其彈簧剛度為產(chǎn)生單位變形時所需之軸力，并將此系數(shù)加在相應節(jié)點主系數(shù)上。

　　2.3.5　求各段墻體在P，Q作用下各節(jié)點的位移

　　解（2）式，可分別求出上段墻體在P作用下、上段墻體在Q作用下、下段墻體在P作用下、下段墻體在Q作用下各節(jié)點的位移，其中在Q作用下求出的位移帶有未知量Q.此步驟需編程計算。

　　根據(jù)上下墻體在鉸點處位移相等的原則，可解出未知量Q，相應可得出各節(jié)點的位移。

　　2.3.6　內(nèi)力（彎矩、剪力）計算

　　各節(jié)點的內(nèi)力可由上兩式計算所得。

　　3　帶鉸與不帶鉸地下連續(xù)墻受力狀態(tài)比較

　　現(xiàn)舉一例，以比較帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻與不帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻受力狀態(tài)的差異。

　　某單鉸式防滲心墻壩，墻高24 m，厚0.8 m，單鉸距頂端9 m，承受均勻外載P＝500 kN／m，墻頂端為自由端，底端視為鉸接，反力系數(shù)k由頂部25 kN／c m3漸變至底部150kN／cm3.按本文解法，可解得各節(jié)點的位移和內(nèi)力如表1所示。

　　對不帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，按上例參數(shù)，只是將鉸取消，同樣采用彈性地基梁法，經(jīng)計算，各節(jié)點的位移和內(nèi)力如表1所示。

　　由表1可看出帶鉸與不帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻各節(jié)點的位移大小較為接近，但帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的彎矩分布明顯比不帶鉸鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的有利，且鉸點以上部分墻體的彎矩減小較多。另外，本例是將下段墻體的底端作為鉸接考慮，若土層對地下連續(xù)墻的約束較小，可將底端視作自由端考慮，此時，兩例下段墻體的彎矩均減小，且?guī)сq鋼筋混凝土地連墻的彎矩減小比不帶鉸多。

課程推薦

• 優(yōu)惠不斷，施工技能課程五折
• 【超值預售】施工前期準備技能匯總
• 施工現(xiàn)場總平面布置要點詳解