基于静力平衡法的带拉杆板桩嵌固深度及内力的手算与GEO5电算对比

       按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）附录F的规定，对板肋式及桩锚式挡墙，当立柱嵌入深度较小时，视立柱下端为自由端，可以采用静力平衡法计算，当立柱嵌入深度较大时，视立柱下端为固定端，按等值梁法计算。

       在GEO5软件当中，采用深基坑支护结构设计模块，根据底部固支或铰支情况可以分别模拟支锚式支挡结构的等值梁法和静力平衡法分析。这里选取某典型案例，进行静力平衡法手算和软件计算的对比分析。

1、案例介绍

       一个下端自由支撑，上部有锚定拉杆的板桩挡土墙，如下图所示，周围土重度γ=19kN/m³，φ=30°，粘聚力c=0，锚定拉杆距地面1m，水平间距a=2.5m，基坑开挖深度为h=8m，请采用静力平衡法计算桩墙的入土深度和桩身内力。

2、手算过程

（1）土压力计算

主动土压力：

被动土压力：

（2）外力对支撑点取矩

       其中被动土压力折减系数取K=2，将d=1、h=8以及Ea和Ep的式子代入上式，解得三次方程：

求解后得到桩的入土深度为。

水平支撑的作用力：

桩身最大弯矩处即是剪力为0点，设该点到地面的距离为h₀。

最大弯矩

3、GEO5建模计算

       打开深基坑支护结构设计模块，输入土层材料参数，设置基坑开挖深度和锚杆位置及间距。

       岩土作用力选择主动土压力，分布形式选择最左侧常规的三角形分布。

       点击分析，结构底端支座类型选择铰支，被动土压力折减系数输入0.5，自动得到嵌固深度t=5.52m，水平支撑作用力为361.36kN，单位宽度弯矩最大值为505.97kNm。

4、对比分析

       将手算和GEO5计算得到的几个关键指标进行对比，做误差分析，可以得到如下结果：针对嵌固深度，两者计算基本一致，对于水平支撑作用力和最大弯矩值，两者计算误差在1%左右。

       相比手算过程，使用GEO5分析计算更加快捷直观，同时还支持添加更为复杂的外部环境，比如超载，地下水作用等。