案例16:锚固板桩墙的稳定性
本案例主要讨论的是板桩墙,如图16.1所示。土体采用的是软件默认材料中的「中密砂土」(Mohr- Coulomb材料,摩擦角为35°)。墙是用板单元来进行模拟的,材料为默认的P800。锚固系统是采用连接件(与土体不发生相互作用)和土工格栅(与土体发生相互作用,用于注浆)的组合来模拟的。连接件和土工格栅是完全对齐的,尤其是当单元类型为下限时,一旦有任何不对齐都会导致结果变差(尽管使用的是严格的上下限)。
图16.1 锚固板桩墙
与之前的案例一样,结构的稳定性是通过采用强度折减法来分析的,上限和下限解计算时,单元数量为2000个,不采用网格自适应加密,得到的安全系数为:
(16.1)
上限解的破坏模式如图16.2所示,可以看到,结构破坏时整个组合墙发生屈服,土工格栅被拉出。
图16.2 破坏模式(上限解)
在上述分析中,采用的是正方形屈服准则,这意味着作用在墙上的弯矩和力受下式所限制:
(16.2)
其中,mp和np分别对应的是屈服弯矩和屈服力。
根据菱形屈服准则,对墙体强度进行较为保守的预估:
(16.3)
两种屈服准则如图16.3所示。
图16.3 正方形和菱形屈服准则
然而,在这种情况下,两个屈服准则之间的结果差别非常小:
(16.4)