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钢板桩挡土墙设计安全系数的作用

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      计算钢板桩墙体嵌入深度的方法有很多,这些方法通常是以经验为基础的,且土在失效点达到极限主/被动状态。根据极限状态下的土压力图,可以确定满足力矩平衡的桩长。但是1极限状态意味着墙体将必然失效,此时,就需要引入一个安全系数将土压力控制在一个合理的数值,避免墙体失效。

钢板桩
      安全系数可以有不同的作用:
1)增加极限平衡法的计算嵌入深度;
2)降低土的理论强度;
3)增大作用于结构上的净压力或总压力。
       安全系数的个数以及大小取决于所采用的分析方法,同时也反映了设计师对土参数和结构变形的信心。
       欧标《岩土工程设计规范》(政7)涵盖了所有岩土工程设计采用的是极限状态理论,这也是目前很多国际标准通用的方法(如BS 8002)。传统的设计方法—在多年的实践中发展起来的—对计算值引入整体安全系数,覆盖了所有未知部分。
       极限状态设计是更科学的设计方法,它通过对影响墙体的设计参数如土密度、地面超载、上部荷载等引入不同的分项系数来增大不利(扰动荷载和压力,降低有利荷载和压力,对最不确定的参数引入较大的分项系数。例如,土的不排水黏聚力的折减系数比内摩擦角要大。
       引入何种系数取决于所采用的分析方法,即正常使用极限状态或承载能力极限状态。
       分项系数设计法中,当土参数和外部荷载都已确定,土压力图也包含了必要的系数时,就可以引入安全系数。设计师需要计算满足的目的就是推广分项系数设计法,以土压力平衡的桩长,即安全系数为1。
1)总压力法
       将安全系数引入总被动土压力曲线图。在况发生:超出某一嵌入深度时,安全系数会随着机在不排水条件下当Ka=Kp=1时,会有异常发生:超出某一嵌入深度时,安全系数会随着钢板桩长的增大而减小,出现这种情况是因为被动侧的土重度在引入安全系数后变小了。

2)净压力法
       这种方法已经使用很多年了,常用作打桩手册中的方法,将安全系数引入净被动动土压力曲线图,净被动土压力曲线图是由被动土压力和水压力减去主动动土压力和水压力得到的。与其他方法相比,这种方法的安全系数更高,但是要选择保守的设计参数得出的结果才会更准确。

3)修正方法
这种方法是将安全系数引入净被动土压力,净被动土压力是总被动土压力和开挖面以下由土体自重引起的主动土压力的差值。实际上,开挖面以下墙体两侧的土体自重都要引入安全系数。这种方法在一定程度上避免了总压力法中出现的异常情况。

4)强度系数法土体的强度参数可以引入一个合适的系数进行折减,类似于路堤的稳定性计算。这种方法的本质是增大Ka减小Kp,修正土压力分布。

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