抗滑桩结构土拱的分拆与联合研究

林治平，刘祚秋，商秋婷

（中山大学 应用力学与工程系，广州 510006）

1 前 言

土拱效应是土压力从屈服区域转移到临近静止区域的现象[1]。抗滑桩间普遍存在土拱效应，根据拱脚受力性质及位置不同，土拱可分为摩擦拱和端承拱[2]，统称为单独拱。但实际工程中，单独拱并不孤立存在，而以两者联合的形式共存，其合体称为联合拱[3]。3种拱的区域构成如图1所示。

有关土拱效应的研究可谓方兴未艾，目前研究内容主要集中在土拱的形成发育[4]、拱强度影响因素及规律[5]、拱体几何特征和合理桩间距[6]等方面，并得出大量有益的结论。然而绝大部分结论皆基于联合拱模型得出，尤其在数值模拟和模型试验方面，暂未见有关单独拱模型的专门研究，以致无法认清单独拱间差异性及联合机制，最终影响到联合拱的研究。笔者认为，这是对土拱效应认识难以深化和细化的瓶颈所在。

基于此，本文从数值模拟角度出发，采用FLAC3D软件分别建立了摩擦拱、端承拱和联合拱3种模型，遵循“先分拆，后联合”的主线，探讨了3种拱在前述研究内容中的具体规律，提出了研究土拱效应的新思路，以期为同类研究提供参考。

图1 3种土拱的区域分布Fig.1 Distributions of three soil arches

2 模型建立

联合拱模型已有较多文献建立，如图2左半部分所示。方桩截面长、高分别为a、b，桩中心间距为L。采用平面应变模型，沿深度方向取单位厚度。根据对称性，沿x向取相邻两桩中心间距范围。为减弱边界效应影响，沿 y向桩前后土体范围均取10b[7]（特别地，端承拱模型取10a）。……