侧桩稳定性
SkyCiv横向桩稳定性工具旨在帮助工程师的杆子和堆的设计.
该工具支持横向桩稳定性计算的常见方法:
- 制动
- Brinch Hansen
计算器为桩提供了有用的剪切力和弯矩图,可用于计算桩的最小嵌入长度,但要经受横向负荷和矩的约束. 该工具还可以用于计算特定布置的利用率或最大水平力.
Brinch Hansen方法允许提供多个土壤层,并假设一个刚性且无限坚固的桩. Broms方法允许单个颗粒或内聚材料,可以考虑桩中的塑料铰链形成.
该工具是根据以下两本教科书构建的:
- 里斯, L.C. 单桩和桩组在横向负载下, 2011.
- Brinch Hansen, Ĵ. 刚性堆对横向力的最终抵抗力. 公告. 12, 岩土研究所 (丹麦岩土研究所), 哥本哈根, 1961.
关于桩稳定性计算器
什么是桩稳定性检查 ?
在基础工程中,这是计算杆或桩所需的最小嵌入长度以抵抗侧向载荷所需的最小嵌入长度. 例如,考虑一个可能具有最小垂直动作的灯杆,因为它仅支持其自重,但由于风和大悬臂而引起的横向作用很大. 即使我们的灯杆无限强,也有横向负载可能导致支撑土壤失效的风险,从而导致我们的灯杆倒塌. 结果,我们应该检查我们的杆是否足够深,以使我们的问题的力量和地质嵌入.
侧桩稳定性主要取决于以下因素:
- 堆长 (大号)
- 桩直径 (d)
- 土壤凝聚力 (C’)
- 土壤内摩擦角 (披)
- 土壤单位重量 (C)
- 堆顶的水平载荷 (H)
- 堆的瞬间 (m)
桩稳定性故障模式
由于以三种不同的方式横向加载,该堆可能会失败. 失败模式是:
- 岩土技术失败 (发生在没有足够嵌入的强堆中)
- 结构剪切故障 (不太可能,但一堆可能会失败, 提供了剪切力图,以便可以审查剪切力)
- 结构弯曲失败 (更有可能, 但是,如果使用Broms方法考虑塑料铰链,则可能还可以)
在此博客的其余部分中,我们将主要关注一堆岩土技术失败. 我们还将确定最大的剪力力和弯曲力矩,以便我们可以检查结构容量就足够了.
如何计算横向桩被动抗地阻力?
随着横向力开始作用于一堆,土壤的被动抗性将开始在桩的底部发展. 被动土壤阻力的计算方式是勃罗姆和铜汉森方法之间的主要区别之一.
作为上限,我们可以假设整个被动抗性作用在一个侧. 如果我们的堆无法解决这些力量,那么它不稳定,不需要进一步检查. 假设被动阻力全部在桩的一侧的不同桩稳定方法的图如下所示.
对于Brinch Hansen来说,手动进行计算有点复杂,但是对于通过以下公式计算的被动地压力,手工求解方程的可能性更大.
对于棕色颗粒状:
- P与 = 3 * d * C * 与 * ķp
- ķp =棕褐色2(45 + φ/2)
对于褐色凝聚力:
- P与 = 9 * Cü * d (顶部 1.5 * D堆的深度具有Pz = 0)
如何计算侧桩稳定性?
在计算沿桩的地球压力之后,我们现在需要考虑桩如何旋转. 在一定深度,将有一个堆旋转的点. 在旋转点下方,被动压力将在桩的左侧作用于与施加力相同的方向,并且在旋转点上方被动压力将在桩的左侧作用于与所施加力的相反方向. 这个旋转点是未知的,我们需要解决.
我们可以使用我们的边界条件解决问题来解决旋转点. 我们希望这堆稳定,我们所有水平力的总和应该是 0. 我们还期望我们的时刻总和也是 0, 在我们的堆中,我们会期望 0 桩底部的瞬间和桩顶的片刻片刻.
Brinch Hansen方法涉及将水平力求和到 0 使剪切力图从水平载荷开始,并在 0 在桩的底部. 一旦我们找到了通过这种方法的旋转点.
Broms方法略有不同,因为考虑弯曲矩的总和以确定旋转点. 然后对剪切力图进行审查,以查看最大侧向负载是什么可以维持的.
如何应用还原因子以实现侧桩稳定性?
还原因素(例如安全系数)可用于减少被认为在堆上作用的被动地球压力. 一旦被动压力减少到允许的量,那么计算就可以正常进行.
使用哪种桩稳定性方法 ?
当可以假定桩是无限刚性时,汉森的方法很好. 如果需要考虑塑料铰链,或者希望将计算与手计算进行比较,则BROMS计算方法更合适.
如何增加桩的横向容量
根据桩的故障模式,不同方法可能是适合增加桩容量的.
一种方法可能是增加桩的直径. 例如,对于圆形空心钢栅栏,通常将其嵌入比杆更大的混凝土基础中. 这有助于围栏保持稳定,以防止侧向负荷.
另一种方法是增加桩的嵌入长度. 在结构上没有失败的情况.
一种更困难的方法是提高岩土工程材料强度,这通常不实用. 这可能意味着在需要时使用受控填充,甚至水泥稳定填充.
SkyCiv横向桩容量计算器功能
SkyCiv横向桩容量计算器具有许多功能和功能:
- 横向负载和时刻: 计算器解释了横向负载和矩的影响, 在这种情况下对基金会的稳定性进行准确评估.
- 内置优化器: 自动针对桩的最小长度或最大水平负荷进行优化
- 方法: 使用Broms或Brinch Hansen方法,并在两个计算之间进行比较
- 多个土壤层: 对于hansen计算,使用多个土壤层
- 塑料铰链: 对于broms方法,显示塑料铰链对桩中的负载分布的影响
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