1、懸臂樁作為一種常見的支護方式而被用于邊坡,基坑等工程中,盡管懸臂樁的應用廣泛,然而它的支護原理卻研究相對緩慢,特別是基于樁后成拱的荷載傳遞原理以及拱在動力作用下的響應情況,目前所見文獻不多。論文依托于重慶市百名工程技術高端人才計劃項目―懸臂式抗滑樁三維土拱效應及其動力災變研究,通過對懸臂式抗滑樁樁后土體受水平推力形成水平拱以及樁間土體受沉降壓縮形成豎直拱效應進行理論分析以及有限元動力模擬分析,并與室內靜力試驗和室外大型試驗現(xiàn)象及監(jiān)測數(shù)據

2、進行對比,主要研究內容包括：
　?、艑冶劭够瑯锻凉靶纸鉃樗焦昂拓Q直拱兩種情況,水平拱是由于在水平面內的推力以及樁背面作為拱腳形成的,因此,主要存在于樁后土體中;豎直拱是由于豎直面內的重力以及樁側面的摩擦阻力作為拱腳而形成的,因此,存在于兩樁之間的土體,由于懸臂式抗滑樁主要承受水平推力,因此樁后土體形成的水平拱是懸臂樁土拱效應的主要拱形,而樁間土體在豎直平面內形成的豎直拱效應作用強度較弱。
　?、蒲芯苛藰逗笸馏w形成水平

3、拱的極限荷載,在前人得出水平拱的合理拱軸線為拋物線的基礎上,結合土體的強度準則,求解水平拱的極限荷載公式以及水平拱沿深度方向的空間變化規(guī)律,分析得出:水平拱拱高隨土體內摩擦角的增大而增大,沿深度方向拱效應逐漸增強。通過有限元對不同工況的模擬,對水平拱隨外荷載的遷移規(guī)律和樁后土體的擠密區(qū)域進行了研究,結果表明:隨著外荷載的增加,水平拱向遠離樁的方向遷移,土體的擠密厚度變化較小;考慮樁間設板的平面二維分析,工況分為:樁前設板和樁后設板,通過

4、外荷載的變化研究可以得知:在加設擋板后樁后土體的極限荷載增加2.5倍左右,土體的應力分布也更加復雜。
　?、峭ㄟ^對樁間土的豎直拱力學模型研究,得出豎直拱的合理拱軸線為懸鏈線,結合土體應力狀態(tài)隨深度的變化特征以及普氏拱理論,求得豎直拱拱腳的埋深以及影響因素。通過有限元模擬中樁土接觸面的應力變化,驗證了豎直拱拱腳位置,通過外荷載不斷增加的分析可知:在荷載增加到一定程度時,在沿樁長的方向會在不同埋深處形成多個豎直拱。
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5、樁三維土拱效應的分析中,樁后土體為粉質粘土,樁寬為2m,樁間凈距為2.5m,懸臂段長度為8m的模型下,樁后土體第一主應力成拱效應明顯,沿深度方向拱效應先增加后減小,在樁后土體上部最大拱頂點距樁的距離為樁寬的3/4,樁間凈距的3/5;在距地表埋深3m處第一主應力峰值消失,可見形成土拱的有效深度為3m左右,為懸臂段樁長的2/5。通過改變懸臂段的高度分析對樁后土拱效應的影響,在空間內土拱曲面位于抗滑樁懸臂段上部土體的位置,結合不同懸臂段高度的

6、模型分析,對比拱頂隨深度變化可知隨著懸臂抗滑樁懸臂段高度的增加,土拱效應增強,影響區(qū)域增大。
　?、赏ㄟ^二維水平拱和豎直拱的動力分析研究,并與對應的靜力下土拱效應進行對比分析,其結果表明:在動力作用下,水平拱存在與否與地震波的輸入方向密切相關,當?shù)卣鹆ρ卮怪庇跇墩孀饔脮r,土拱效應增強,當?shù)卣鹆ρ卮怪庇跇秱让孀饔脮r,拱效應消失。
　?、释ㄟ^建立懸臂樁支護邊坡的三維模型,分析樁后土拱的空間效應,并與室內試驗和室外大型原位試驗進

7、行對比驗證,結果表明:樁間三維土拱效應沿樁長方向先增大后逐漸減小,從而導致樁間土體主要集中在上部發(fā)生垮塌;建立復雜的懸臂樁三維動力分析模型,根據建筑抗震設計規(guī)范,常遇地震時程分析對應的基本加速度值為0.2g,地震波選取EL-Centro波,工程所在地場地類型屬Ⅱ類場地,抗震設防烈度為8度,工況分為:樁間不設板和樁后設板兩種情況,分析懸臂式抗滑樁樁間滑體內拱效應在靜力和動力作用下的土體的位移響應和應力響應,其分析結果表明:懸臂樁土拱效應在