關(guān)于鋼板樁道路護墻的論述

1前言

自力式鋼板樁墻護墻在河流，港灣領(lǐng)域的本體墻有很多施工業(yè)績。目前為止在以適用臨時檔土墻為主的道路領(lǐng)域，護墻的應(yīng)用例子也在增加。自力式鋼板樁護墻因其是深埋式的柔性結(jié)構(gòu)，所以耐震性能優(yōu)良。而且具有在柔軟地基上也可確保穩(wěn)定性和與混凝土護墻相比具有在狹窄空間也可施工的結(jié)構(gòu)上的特點。進而在掘土做護墻設(shè)置時，臨時檔土和本體護墻可以兼用對縮減建設(shè)成本效果明顯。目前在《道路士建護墻建筑規(guī)范》中沒有具體詳細論述鋼板樁護墻的具體設(shè)計方法，所以現(xiàn)狀多是以河流護岸等的設(shè)計規(guī)范為設(shè)計基準。

為此，整理鋼板樁道路護墻的設(shè)計規(guī)范，使之有效果并有效率的對社會基礎(chǔ)的整備做出貢獻為目的，特編寫了（自力式鋼板樁護墻設(shè)計手冊》。本手冊是經(jīng)（自力式鋼板樁護墻設(shè)計手冊研討委員會》研討審議的基礎(chǔ)上編成的。本論文主要論述了為確認鋼板柱護墻的性能而實施的離心模型實驗和數(shù)值解析的結(jié)果以及本手冊的設(shè)計方法。

2用離心模型實驗驗證耐震性能

2.1實驗條件

以驗證自力式鋼板樁護墻的耐震穩(wěn)定性以及設(shè)計法的確立為目的，實施了用動態(tài)離心載荷裝置進行了振動實驗。本實驗的主要確認項目如下。

①地震時的鋼板樁變位水平（適用范圍）的把握

②鋼板樁深埋的必要長度

③地震時的土壓性狀的把握

④鋼板樁護墻的終局狀態(tài)的確認。

本實驗使用實物縮比1/40模型，可以再現(xiàn)真實地面相同自重應(yīng)力狀態(tài)40G的離心場進行了實驗。實驗內(nèi)容如表2.1所示。鋼板樁深埋長度(1.9/B-3.0B，B：基礎(chǔ)的特定值用S-1試驗的水平地基反力系數(shù)的推定值4000KN/m'算定)，鋼板樁彎曲剛度（相當Ⅱ型及Ⅵ型)，護墻高度（相當2.4~4.5m)，地基的初期密度（相對密度60%~75%），護墻形式差異（自立鋼板護墻及L型RC護墻)等為實驗參數(shù)。地基材料使用干燥的豐浦硅砂。模型地基是在實驗土槽內(nèi)特意安裝護岸模型，按重力場使豐浦硅砂在空氣中落下，所定的相對密度作為密度管理。例1情況D-2（自立鋼板樁護墻）的模型地基及計測位置如圖2.1所示。而且使鋼板樁模型的下端自由的同時，為了計測彎曲應(yīng)變，在縱深方向做成3等分的短柵狀的模型，在中央板樁上粘貼應(yīng)變標尺，由計測值算出變形量，斷面力及作用土壓。

本實驗如圖2.2所示以水平方向連續(xù)輸入5種波形

Step1,2是實際地震波，Step1是相當于L1地震最大加建度180Gal的大船度波(1978年宮城縣海上地震)，Step2時相當L2地震最大加速度720Gal的神戶PI波（兵庫縣南部地震），而Step3-5各是最大加速度200,500,750Gal的正弦波(20波，1.5Hz)。

2.2實驗結(jié)果的概述

對于改變深埋長度的3種情況(1.9/B-3.0/B，Dr60%地基)的鋼板樁頭部水平變位DH1，累積變形量如圖2.3顯示。各加振Step所產(chǎn)生的變形量如圖2.4顯示。

 由該圖可以確認在離心加速度40G附加及L1加振時（加振Step1)板樁深埋長度對墻體變形量影響不大：但L2加振(Step2)以后的Step2~5則深埋長度越長板樁頭部水平變位量越小的傾向。

 同樣對于鋼板樁頭部水平變位DH1，圖2.5顯示與L型擁墻模型進行比較的相對評價結(jié)果。Step3之前兩者的墻體變形量時同程度的，但Step4(正弦波500gal)L型護墻變形很大導(dǎo)致崩壞（照片2.3）。另一方面自立鋼板樁護墻在Step5(正弦波750gal)之后也還保持墻體性狀（照片2.2），可以確認具有很好的粘性。

3由數(shù)值解析對動態(tài)舉動的把握

實施離心模型實驗解析及實際地基實際結(jié)構(gòu)解析等各種解析。在此顯示一例以砂質(zhì)地基為對象由DBLEAVES得出的數(shù)值解析結(jié)果。地基及鋼板樁條件見表3.1

地震波分別以水平1：大船渡波（最大180gal相當），水平2：神戶P1波（最大800gal相當）輸入。

對于殘余變形及殘余剪斷應(yīng)變，用圖3.1顯示輸入水平1地震波的解析結(jié)果，用圖3.2顯示輸入水平2地震波的解析結(jié)果。另外對于鋼板樁頭部的水平變位，輸入水平1地震波時的最大應(yīng)答是11.5cm(殘留值3.7cm)，輸入水平2地震波時最大應(yīng)答是78.2cm(殘留值51.5cm)，對于鋼板樁背面地基的殘余沉降量，輸入水平1地震波時是2.6Cm，輸入水平2地震波時是18.5cm。在水平1地震，地基的變形只限于鋼板樁周邊。但是對于水平2地震，則地基的變形擴大到了更廣泛的范圍。而殘余剪斷應(yīng)變在水平2地震時則使鋼板樁前面的受動地基的塑性化得到很大發(fā)展。 

為了通過動態(tài)數(shù)值解析精確地評價綱板樁護墻及周邊地基的變形，表3.2所示的條件是必要的。特別對于地基特性要選定適合作為對象的土質(zhì)條件的解析模型，及實施土質(zhì)試驗設(shè)定參數(shù)等選擇適當?shù)慕馕龇椒ㄊ呛苡斜匾粢獾摹M足表3.2條件的動解法有很多被開發(fā)出來了，但對于地基和結(jié)構(gòu)物的統(tǒng)括解析（連成解析）還是希望使用有充分業(yè)績并有模擬實驗等被驗證適用性的東西。