建筑施工·第43卷·第5期 945
桩间土拱空间演变机理与构造柱支护应用研究
黄俊文 1 刘笑含 1 廖 飞 1 夏力农 2
1. 中建五局第三建设有限公司 湖南 长沙 410004；2. 长沙学院 土木系 湖南 长沙 410003
摘要： 运用数值模拟方法对支护桩桩间土拱效应机理进了研究，结果表明：土拱效应存在“成拱—稳定—失效—再成
拱”的演变过程。其中第一阶段土拱支撑依赖于桩-土相互作用，第二阶段土拱主要靠连拱效应稳定。桩间土土体参数
和荷载作用对土拱演变过程有明显影响，土拱矢跨比及拱厚均随黏聚力或内摩擦角的增大而变小，随荷载的递增而增
大。基于土拱空间演变机理，提出了桩间土构造柱应用技术，分析了最大主应力、水平应力及Mises分布规律，结果表
明构造柱可以稳定拱前自由区的独立土柱，分担土拱的荷载，限制应力绕流现象，加强楔紧效应，改善土拱受荷工况。
关键词： 数值模拟；土拱效应；演变；矢跨比；桩间土构造柱
中图分类号：
T U 753 文献标志码： A 文章编号： 1 004-1 001(2 021)0 5-0 945-0 5 DOI： 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 021.0 5.0 67
Research on Spatial Evolution Mechanism of Soil Arch Between Piles
and Application of Structural Column Support
HUANG Junwen 1 LIU Xiaohan 1 LIAO Fei 1 XIA Linong 2
1. The Third Company Of China Fifth Engineering Bureau Ltd., Changsha, Hunan 410004, China;
2. Department of Civil Engineering, Changsha University, Changsha, Hunan 410003, China
Abstract:
T he m echanis m o f s o il a rc hin g e ffe ct b etw een s u p portin g p ile s is s tu d ie d b y n um eric al s im ula tio n m eth od .
T he r e su lt s s h ow th at th e s o il a rc hin g e ffe ct h as a n e vo lu tio n p ro cess o f "a rc hin g —
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t h em , th e fir s t s ta g e s o il a rc h s u p port r e lie s o n th e p ile -s o il in te ra ctio n, a nd th e s e cond s ta g e s o il a rc h is m ain ly s ta b iliz e d
b y th e c ontin uous a rc h e ffe ct. T h
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i n te rn al fr ic tio n a ng le , a nd in cre ase w it h th e in cre ase o f lo ad . B ase d o n th e s p atia l e vo lu tio n m echanis m o f th e s o il a rc h,
t h e a p plic atio n te chnolo g y o f th e s o il s tr u ctu ra l c olu m n b etw een th e p
ile s is p ro p ose d . T he m axim um p rin cip al s tr e ss,
h oriz o nta l s tr e ss a nd th e d is tr ib utio n o f M is e s a re a naly ze d . T he r e su lt s s h ow th at th e s tr u ctu ra l c olu m n c an s ta b iliz e th e
i n d ep end ent s o il c olu m n in th e fr e e z o ne b efo re th e a rc h, s h are th e lo ad o f th e s o il a rc h, lim it th e p henom enon o f s tr e ss
c ir c um flu ence, s tr e ng th en th e w ed gin g e ffe ct, a nd im pro ve th e lo ad in g c ond it io n o f th e s o il a rc h.
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