波浪桩在深基坑软件中如何实现

波浪桩在深基坑软件中如何实现

     在基坑工程中有时候会用到预制桩里边的波浪桩，它是如何在理正深基坑软件中实现呢？首先，笔者简单介绍下什么是波浪桩，波浪桩是桩身截面呈半圆环形并采用离心工艺成型的先张法预应力混凝土板桩，其结构形状与基本尺寸如下图所示：

     其中，H为截面高度，t为壁厚，B为截面宽度。

    常采用的截面高度有250mm、300mm、350mm、400mm、500mm、600mm等。

     在基坑中采用时的布设形式主要有S形与M形，但是S形往往用的更多一些，如下图所示：

      那么，回到刚才的问题，波浪桩如何在理正深基坑软件中实现呢？首先，需要利用cad中的两个自带命令（region+massprop）或MSteel结构工具箱，求解波浪桩每延米惯性矩I1与每延米截面面积A1，进而求出地连墙的厚度h，之后就可以在理正深基坑软件中进行求解。

      本文根据具体实际案例来求解浪桩每延米惯性矩I1与每延米截面面积A1，本基坑深度为5m，波浪桩的嵌固深度为5m，波浪桩全长为9m，尺寸为400*130*787mm，S型布置，土层大部分为粉质黏土，状态为可塑状态。

    求解浪桩每延米惯性矩I1与每延米截面面积A1的方法有两种，第一种方法为cad自带命令法，第二种方法为工具箱法。

1）第一种方法：cad自带命令法

     首先，利用cad绘制波浪桩（400*130*787mm）的几何模型，如下所示：

     然后，将波浪桩拼成S型截面，如下所示：

       接下来，全选下图中波浪桩的轮廓线（注意内部线条不选择），使用cad命令（region），将上述图形建立1个面域，如下所示：

     然后，将几何模型的质心挪移到原点坐标处，再利用massprop直接查询波浪桩的截面惯性矩I1与截面面积A1，如下图所示：

     从上图可知，波浪桩的截面惯性矩I1为12351497953.59mm4，波浪桩的截面面积A1为256160.78mm2。

2）第二种方法：工具箱法

     第二种方法相比第一种方法就显得简单多了，首先，也是在cad中绘制几何模型，然后拼接成S型，接下来，利用工具箱中的“计算不规则截面参数”，直接就把波浪桩的截面惯性矩I1与截面面积A1计算出来，如下图所示：

     从上图可知，波浪桩的截面惯性矩I1为12351497953.3516mm4，波浪桩的截面面积A1为256160.78mm2，两种方法计算出来的结果误差可以忽略不计。

     上一步将波浪桩的截面惯性矩I1与截面面积A1计算出来了，接下来，需要将波浪桩的刚度等换成地连墙的刚度，其公式如下所示：

    通过上图中的公式就可以求解出地连墙惯性矩I2为11279906.81mm4/mm。

也可以通过Excel表格计算，其结果如下所示：

地连墙惯性矩I2求解出来了，之后根据公式计算地连墙厚度h为513mm。

将地连墙厚度h为513mm输入到理正深基坑软件中，如下所示：

其他参数设置，同地连墙。这样波浪桩就可以利用理正深基坑软件进行求解了。

1）桩顶水平位移值

     接下来看一下结果，首先查看下桩顶水平位移值，如下图所示：

     从图中可知，柱顶最大水平位移为16.36mm，满足规范要求。

2）整体稳定性验算

     软件是采用瑞典条分法计算整体稳定安全系数，其结果为2.293>1.3，满足规范要求，如下图所示：

3）桩身强度验算

     采用波浪桩时，最重要的一步是桩身强度的验算，首先需要在理正深基坑软件结果中提取出最大弯矩设计值与最大剪力设计值，分别为32.79KN.m/m与23.39KN/m。

如下图所示：

接下来，查波浪桩图集中的抗弯承载力是指与抗剪承载力设计值，分别为104.19KN.m/m与284.63KN/m，如下所示：

显然，M=32.79<[M]=104.19；V=23.39<[V]=284.63,满足要求。

     除了这三个指标，还需要查看它的抗倾覆稳定性验算、抗隆起稳定性验算、流土稳定性、抗突涌稳定性等指标。

     今天介绍了波浪桩基本概念、波浪桩的截面惯性矩I1与截面面积A1的求解、刚度等价代换以及如何在理正深基坑中实现等内容，波浪桩在使用的过程中一定要控制桩顶水平位移，防止波浪桩发生脆性破坏，希望这些内容对各位同仁有帮助。

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