钢板桩挡土墙设计方法

设计方法选择

目前的计算机软件包能够进行简单的极限平衡设计、复杂的土，/结构相互作用计算及精确的有限元分析。当分析方法变复杂时，数据的量和复杂程度也在增加，因而，所选的分析方法必须能够满足结构的精度要求，并且实现经济效益最大化。

当墙体只有很少或没有应力重分布时，对悬臂式挡土墙而言，极限平衡法和土/结构相互作用分析得到的嵌入深度和墙体弯矩可能差不多。对支撑式挡土墙来说，当有应力重分布时，土/结构相互作用分析的结果更准确。

极限状态设计

极限状态设计的目的在于证明挡土墙在设计条件下能完全发挥作用，设计前必须对挡土墙所在地区的土质情况有充分了解。任何情况下，失效状态或承载力极限状态（ULS）下的设计都是必不可少的，某些情况下，也可以验算墙体在正常工作条件下的性能，即正常使用极限状态（SLS）。SLS计算中，墙体倾斜以及与墙体相邻的土体移动是很重要的。

当墙体依靠支撑维持稳定时，如果偶然荷载会引起部分或全部支撑失效，设计师需要验证结构不会进一步破坏，与之相应的是挡土墙设计中的拉杆损失。

自由（固定）支承设计

设计挡土结构时，设计师可以选择自由支承（图3.2）或固定支承（图 3.3）。两者的区别在于嵌入深度对墙体变形的影响。

自由支承挡土墙可以简化为竖向简支梁，墙体嵌入足够深度以防止平动，但是仍然可以绕桩端转动，桩端视为铰支，接近顶端的支撑或拉杆视为另一个支点。对于给定的条件，自由支撑挡土墙所需的桩长是最小的，但是墙体上的弯矩是最大的。

固定支承挡土墙相当于竖向加撑悬臂梁，墙体嵌入深度的增加避免了墙体的平动和转动，桩端可以假定为固定端，拉杆或支撑提供了上部的支承反力。桩端固定会产生一个固端力矩，从而降低墙上的最大弯矩，相应的需要增大桩长。固端约束假定是悬臂墙的设计基础，悬臂墙的稳定由固定端维持。

对于固定支承挡土墙，只要支撑布置合理，墙体能够抵抗弯矩和剪力，就不存在整体稳定验算问题。此外，也可以根据经验方法设计，在第 4 章中有例题。

选择设计方法时要特别谨慎，例如，软黏土中的挡土墙，可能不会产生足够的压力固定桩端，建议在这种情况下假定自由支承。当墙体的嵌入深度大于维持侧向稳定的深度时，即能够截断地下水或提供足够的竖向承载力，此时，假定固定支承更合适。但是，如何将钢板桩打至设计深度也是一个问题，自由支承假定下打桩长度是最短的，固定支承假定时，必须确保理论弯矩不会减少。

当挡土墙较高，有多道支撑时，钢板桩需要有足够的桩长，在设计时假定固端支承，并利用折减后的弯矩进行计算。

当支撑位于挡土高度的中心点以下时，由于分析模型中的假定不适用于这种情况，因而不能根据自由或固定支承假定计算桩长。