关于土的水平反力系数的计算!

关于土的水平反力系数的比例系数m的计算中,GEO5中要求输入Vb的值:2.png

《建筑基坑支护技术规程》中明确了,若挡土构件在坑底处的水平位移量不大于10mm时,可取Vb值为10mm,所以,先暂定输入Vb=10mm,对基坑支护结构进行分析:

得出支护结构在坑底的位移为12.5mm,其值大于了10mm:

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此时,我们前面的假设就存在问题,请问此时如何更正确的输入Vb的值?GEO5中又如何考虑此类问题咧?

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库仑吴汶垣 - 库仑工程师

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首先,我们需要明白建筑基坑规范里面的那个公式是怎么回事儿,以及10mm是怎么来的。下图是GEO5自带帮助里面给出的这个建筑基坑规范里面的公式:
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实际上这个公式只是一个经验公式,是通过试验数据统计得到的。真实情况下,土体的水平反力系数和桩的位移是相关的,也就是说土体的水平反力系数随桩的位移是变化的,而不是像建筑基坑规范里面假设的恒定不变的。一般情况下,土体的位移越大,水平反力系数越小。下图是GEO5里面支持的非线性水平反力系数的帮助原理中给出的图:

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从上图中可以明显看出随着结构水平位移的变化,水平反力系数Kh(图中曲线的斜率)是变化的,在静止土压力状态是最大,向主动土压力或被动土压力过渡时逐渐减小。

下面我们看看建筑桩基规范中给出的m值经验取值表(也是GEO5帮助中的):

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图中第三例给出了一个参数「相应单桩在地面处水平位移」,下面的值均为10mm,也就是说最后一列中给出的m值是相对于把桩水平移动10mm时根据施加的水平力反算得到的。

这时我们再回到建筑基坑规范中计算m值的经验公式就可以理解为什么有10mm的限制了,主要有以下两点原因:

  1. 做试验时,我们是取的桩身水平移动10mm时的m值。

  2. 小于10mm时的m值更大,所以取10mm偏保守可以使用。

  3. 大于10mm时,m值会减小,所以取10mm偏危险,不再适用。

就您这个问题,根据规范,取10mm已经不再适用,您可以取15mm试一试,如果计算得到的位移不超过15mm,就没问题。但是又面临一个问题,大于10mm时,基坑规范给出的经验公式还适用吗?因此,m值的合理选取本身就是一个很复杂的问题。但是GEO5为我们提供了一些超越规范的方法供我们参考,例如「施密特法」、「查德森法」,这两种方法可以利用土体压缩模量和结构的刚度来计算土的水平反力系数。您可以用这两种方法做对比校核,然后取比较保守的结果。

只要在「分析设置」界面中把「土的水平反力系数计算」换成「标准」即可以在「土的水平反力系数」界面中选择这两种方法了。

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