ارزیابی عملکرد دیوار دیافراگمی مرکب با مهارهای پیش‌تنیده تحت بارگذاری بهره‌برداری (استاتیکی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

سیستم دیوار دیافراگمی مرکب، جهت بهینه‌تر شدن عملکرد دیوار دیافراگمی بتنی ابداع شده است. در این سیستم از ترکیب شمع نگهبان فولادی در داخل دیواره بتنی استفاده می‌شود. یکی از ملزومات طراحی مناسب، داشتن دانش و اطلاعات کافی در زمینه رفتار سازه مورد نظر است. به همین علت این نیاز احساس شد تا با مطالعه پارامتریک، رفتار دیوار دیافراگمی مرکب، مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش، با ساخت مدل عددی با استفاده از نرمافزار FLAC2D ، به بررسی عوامل موثر بر رفتار دیوار دیافراگمی مرکب مهار شده در حالت بهره برداری پرداخته شده است. از مدل رفتاری دانکن-چنگ اصلاح شده برای مدلسازی رفتار بارگذاری-باربرداری خاک، از المان کابل برای مدلسازی مهار پیش تنیده و المان تیر برای مدلسازی پروفیل‌های فولادی استفاده گردید. صحّت سنجی مدل عددی با استفاده از اطلاعات دیوار حائل ساخته شده توسط لیم 1 و بریود 2 در سال 1999 انجام شد. نتایج تحلیل مدل‌ها، به صورت بررسی تغییرات جابجایی دیوار متناسب با تغییرات مشخصات هندسی سازه نگهبان )دیوار دیافراگمی مرکب(  استخراج شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل سختی شمع نگهبان فولادی، طول آزاد و گیردار مهار پیش تنیده، زاویه مهار پیش تنیده با افق، فاصله افقی شمع نگهبان فولادی و فاصله ردیف اول مهار از تاج گود است. با مقایسه پارامترهای مختلف مشاهده شد که در حالت بهره برداری تغییرات سختی خمشی شمع نگهبان و تغییرات طول ناحیه گیردار مهار به ترتیب بیشترین و کمترین اثر را بر روی ماکزیمم جابجایی افقی دیوار دارد. یافته‌های این پژوهش برای طراحی و درک بهتر رفتار تغییرشکلی دیوار دیافراگمی مرکب با مهار پیش تنیده مفید است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Anchored Diaphragm Walls under Service Loads

نویسندگان [English]

  • M. minaei javid
  • A. R. Rahai
  • A. Eslami
Department of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays, RC or combined diaphragm walls are vastly used for deep excavation. This type of retaining structures consists of some piles, which are tied-back using the anchors and anchored from their toe to the ground. Concrete or wood plates were used between them. In order to evaluate the effects of some parameters on wall deflection and its internal forces, several models of combined diaphragm walls were selected and analyzed using FLAC software. Before developing the models, Lim and Braiud (1999) case study was modeled with FLAC2D and results were compared with the experimental results indicating acceptable accuracy of the modeling. The numerical model simulated the soldier piles with beam elements and the anchors with cable elements. The soil model used is a modified hyperbolic model with unloading hysteresis. The complete sequence of construction was simulated including the excavation and the placement and stressing of the anchors. The numerical model was calibrated against an instrumented case history. Then a parametric study was conducted. The parameters which was evaluated were: distance and stiffness variation, the bonded and un-bonded length of the anchors, the angle of the anchors and the first raw anchor location. By comparing the different parameters it was observed that the variation of the flexural stiffness of the soldier piles and variation of the bond length of the anchors contained the highest and lowest effect on the maximum horizontal displacement of the wall, respectively. Other analytical results consisting wall deflection vs. geometric characters of the wall were presented and discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite Diaphragm Wall
  • Anchored
  • Static Loading
  • Numerical Simulation
  • Parametric Study

مراجع

[1] C.G. Mueller, Load and deformation response of tieback walls, in, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2000, pp. 554 p.
[2] G.W.G. Clough, T.T.D. O'Rourke, Construction Induced Movements of Insitu Walls, Design and performance of earth …, 1990 (1990) 292-308.
[3] R.B. Peck, Deep excavations and tunneling in soft ground(state of the art report), Proc. VIIth ICSMFE, Mexico, 7(3), (1969) 225-290.
[4] T.W. Lambe, E.K. Turner, Braced Excavations, 1970 Special Conference on Lateral Stresses Ground Design Earth-Retaining Structures, Cornell Univ, P 149-218 (1970) APPEND.
[5] D.T. Goldberg, W.E. Jaworski, M.D. Gordon, Lateral support systems and underpinning. Rep. FHWA-RD-75-128, (1976).
[6] O’Rourke, Ground movement caused excavations, Journal of geotechnical engineering ASCE, 107(9) (1981) p. 1159-1178.
[7] P.-G.H.-Y.O.a.-H. Hsieh, Efficiency of excavations with buttress walls in reducing the deflection of the diaphragm wall, Acta Geotech, 11 (2016) 1087-1102.
[8] C.-Y. Ou, FINITE ELEMENT ANALYSIS OF DEEP EXCAVATION PROBLEMS, Journal of GeoEngineering, 11 (2015) 1-12.
[9] G.B. Sowers, G.F. Sowers, Failures of bulkhead and excavation bracing, Civil Engineering, 37 (1967) 72-77.
[10] a.B. Fourie, D.M. Potts, Discussion: The behaviour of a propped retaining wall: results of a numerical experiment, Géotechnique, 36 (1986) 119-121.
[11] Y. Tan, S.G. Paikowsky, Performance of sheet pile wall in peat, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 134 (2008) 445-458.
[12] K. Krabbenhoft, L. Damkilde, S. Krabbenhoft, Ultimate limit state design of sheet pile walls by finite elements and nonlinear programming, Computers and Structures, 83 (2005) 383-393.
[13] S.O. Grande L, Tefera TH., Large scale model testing on the moment distribution and deformation behaviour of a sheet pile wall., in: 2nd International conference on soil structure interaction in urban civil engineering, Zurich, 2002, pp. 389-394.
[14] W.P. Dawkins, W.P. Dawkins, Investigation of Wall Friction, Surcharge Loads, and Moment Reduction Curves for Anchored Sheet-Pile Walls, in: US Army Corps of Engineers, ERDC/ITL TR-01-4, 2001.
[15] K. Sakai, K. Tazaki, Development and applications of diaphragm walling with special section steel-NS-Box, Tunnelling and Underground Space Technology, 18 (2003) 283-289.
[16] O. Kunihiko, K. Rinya, A. Hidemi, Development of New H-Section Steel Shape with Inner Rib , “ J-grip H ,” and Its Application to Steel Concrete Composite Diaphragm Wall †, 16 (2011) 45-51.
[17] J.-L. Briaud, Y. Lim, Tieback Walls in Sand: Numerical Simulation and Design Implications, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 125 (1999) 101-110.
[18] Y. Lim, J.-L. Briaud, Three dimensional non linear finite element analysis of tieback walls and of soil nailed walls under piled bridge abutment., in: Rep. to the Federal Highway Administration and the Texas Department of Transportation, Department of Civil Engineering, Texas A&M University, College Station, Tex., 1996.
[19] P. Dunlop, J.M. Duncan, Development of failure around excavated slopes, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 96 (1970) 471-493.
[20] J.M. Duncan, P. Byrne, K.S. Wong, P. Mabry, Strength, stress-strain and bulk modulus parameters for finite element analysis of stress and movements in soil masses, Thin Solid Films, 379 (1980).
[21] C. Reference, Fast Lagrangian Analysis of Continua, in, 2007, pp. 1-6.
[22] P.J. Sabatini, D.G. Pass, R.C. Bachus, FHWA-IF-99-015: Geotechnical engineering circular No. 4: Ground Anchors and Anchored Systems, in: Capítulo IV, 1999, pp. 57-66.
[23] T. Fekadu, Analysis and parametric study of deep excavation with diaphragm wall using finite element based software, in, Addis Ababa University, 2010, pp. 104.
[24] R.S. Cheney, FHWA-DP-68: Permanent Ground Anchors, in, 1990.
[25] G.W. Clough, Y. Tsui, Performance of Tied-Back Walls in Clay, ASCE J Geotech Eng Div, 100 (1974) 1259-1273.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 50، شماره 4
مهر و آبان 1397
صفحه 765-780

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار