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基于等效截面法的TRD围护墙变形研究
麻凤海
摘要:为简化计算和分析围护墙的变形,以等厚度型钢混凝土搅拌墙为例,探索一种新的方法.该方法利用静力学中的力平衡原理,将TRD围护墙中的型钢以及混凝土这2种材料等效为1种规则截面的第3种材料.利用有限元软件建立不同墙厚、型钢间距及型钢规格下的4组模型,并对其进行对比分析后表明利用原始参数建立模型得到的结果与利用等效参数建立模型得到的结果相吻合.在进行TRD围护墙变形计算时,将该方法运用其中,可使计算更加简便.
关键词:等效截面法;TRD工法;变形;围护结构;围护墙变形;有限元分析
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根据以上理论可以得出不同墙体厚度、不同型钢规格以及不同型钢间距下的等效截面以及等效弹性模量.为了验证其正确性,建立有限元模型,对利用原始参数得到的围护结构位移和利用等效参数得到的围护结构位移进行了对比.基坑断面如图3所示,其坑底标高为-10.000m,墙体底部标高为-20.000m,墙体厚度分别为800、850mm,开挖宽度为15.000m,在标高为-0.250、-5.750m处设有2道水平支撑,TRD围护墙体混凝土以及支撑混凝土强度等级都为C30.不同型钢间距、不同墙厚以及不同规格型钢下TRD围护墙体的等效截面及相当模量见表1,利用有限元软件建立的有限元模型如图4所示,模型中所用到的土体参数见表2.每组模型中都包含2种模型,其中1种是按照原始条件建立的,另外1种为按照结论得到的等效参数建立的.3组模型计算的结果对比如图5所示.从图中可以看出,2种建模方法得到的基坑水平向的变形形状一致,没有较大误差,表明结论可靠.
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TRD工法
TRD工法(Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method),又称等厚度水泥土地下连续墙工法,其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中,然后作水平横向运动,同时由链条带动刀具作上下的回转运动,搅拌混合原土并灌入水泥浆,形成一定强度和厚度的墙。
TRD工法通过水平横向运动成墙,可形成没有接口的等厚连续墙体,其止水防渗效果远远优于柱列式地下连续墙和柱列式搅拌桩加固,其主要特点是环境污染小、成墙连续、表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、防渗性能好、施工安全,与传统柱列式地下连续墙相比隔渗,经济性好。
TRD工法适应粘性土、砂土、砂砾及砾石层等地层,在标贯击数达 50~60 击的密实砂层、无侧限抗压强度不大于5MPa的软岩中也具有良好的适用性。可广泛应用于超深隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙、地墙槽壁加固等领域。
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