基于3D打印的PC工法桩基坑围护结构变形特性模型试验研究

作     者：韦实 梁荣柱 李忠超 陈峰军 邓成龙 吴小建 孙廉威 WEI Shi;LIANG Rongzhu;LI Zhongchao;CHEN Fengjun;DENG Chenglong;WU Xiaojian;SUN Lianwei

作者机构：中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 武汉市市政建设集团有限公司湖北武汉430023 上海建工集团股份有限公司上海200080 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41807262) 上海市科学技术委员会科研计划项目(18DZ1205106) 武汉市市政集团科研项目(wszky201819) 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2023年第42卷第S2期

页      码：4320-4332页

摘      要：PC工法桩是将钢板桩与钢管桩通过锁口接头相互连接形成的新桩型,具有环境影响小、施工效率高、可回收等优点,可作为基坑围护结构。然而其支护机制尚缺乏深入的研究及试验佐证。基于相似原理,设计和开展无内支撑PC工法桩围护基坑开挖模型试验。模拟基坑开挖至围护结构变形失效的全过程,并对试验过程中模型桩的桩身应变、桩顶位移、地表沉降、桩侧土压力以及基坑外地基土变形进行实时测量和分析。钢管桩与钢板桩模型通过3D打印技术制作,试验在干砂地层进行。研究表明:随着基坑开挖至围护结构失效,基坑外地表沉降形态呈三角形沉降分布特点,PC工法桩后地基土体出现明显的土体滑动破坏面,与水平面最大夹角为59°;当开挖深度逐步增加,PC工法桩组合围护结构从各单桩相互独立的支护状态到逐渐成为整体式围护结构,钢管桩与钢板桩的变形均呈悬臂式位移形态,两者的桩身弯矩均呈“S”形分布。钢板桩与钢管桩的桩身弯矩之比近似等于其桩身抗弯刚度之比。为保证悬臂基坑开挖的安全性与经济性,建议PC工法桩的插入比λ=2~2.5。PC工法桩的凹凸状截面特性影响其墙侧土压力的分布形式,具体而言,当桩身变形较小时,支护侧PC工法桩凸出部分的土压力值大于凹处;当桩身挠度较大时,则凸出部分的土压力值小于凹处。

主 题 词：桩基础 PC工法桩 3D打印技术 围护结构 模型试验 基坑工程 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0805[工学-能源动力学] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.13722/j.cnki.jrme.2022.0190

馆 藏 号：203124406...