不存在安全隐患！某岩土所回应双排桩设计原理！
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yantujie
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大家好！我是乐哥！
前几天我们推送了一篇有关规程和深基坑计算软件中，对于双排桩计算疑似存在重大安全隐患的文章。
双排桩计算原理存重大安全隐患？大佬投稿！ （点击阅读）
今天有大佬爆料，有设计单位的岩土所诸位专家专门针对这个问题进行了研究，并形成了如下文字意见。
我们全文抄录，以飨读者。
关于双排桩计算原理的研讨
1、规范问题
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）4.1.1条，悬臂式单排桩及双排桩采用平面杆系结构弹性支点法进行结构分析。
4.2节中整体稳定及嵌固深度则按静力平衡方法计算。采用平面杆系结构弹性支点法分析模型如下：
根据以上模型，基坑规范中对单排桩及双排桩设计理论是相同的，结构模型及计算原则也是基本一致的，没有本质区别 。
而双排桩主要靠前后排桩之间的连梁形成一个钢架结构，提高整体刚度，抵抗侧向位移刚度增大，支护体系更加安全可靠，此时前排桩受压，后排桩受拉。
当双排桩不设置连梁或连梁设置过小不能协调前后排桩弯矩及剪力时，实际双排桩变成单排桩模型，此时前后排桩基本受力及变形基本相同。
基坑规范中不论单排桩还是双排桩均只明确规定了桩身主动土压力及被动土压力计算公式、嵌固深度及整体稳定计算公式等。
桩身内力计算并没有明确公式而是规定了计算方法即采用平面杆系结构弹性支点法进行结构分析计算，由于结构内力分析计算属于受力分析求解范畴是没有固定公式，且计算结构模型一般属于超静定结构，同一计算断面，弹性支座数量不一样计算求解内力过程也不一样。
因此， 规范并不会给出桩身内力计算公式 ，规定了计算方法已满足设计需要，设计人员只要建立相应的计算模型利用软件求解即可。
目前常用的理正深基坑软件中对于单排桩，计算运用弹性支点法及等值梁法两种方法计算，
双排桩仅采用弹性法计算，计算得桩身内力分布后，取最大弯矩及剪力进行正截面受弯及斜截面受剪。
因此基坑规范对单排及双排桩的规定并没有问题，桩身内力按平面杆系弹性支点法建立模型后利用软件求解桩身内力即可。
地质模型满足理正深基坑软件时可直接利用软件建模进行计算，地质模型不理想的可采用理正结构工具箱建立模型求解，因此基坑规范对于双排桩的计算规定并没有问题，但要根据实际设计断面建立合理模型。
实际设计计算步骤：
1、计算出侧向土压力；
2、建立模型： 将桩锚固段按一定长度（一般取1m）建立弹性支座，支座刚度系数根据地基土的水平地基反力比例系数m及桩计算宽度计算确定；
3、利用软件求解桩身内力及变位；
4、根据计算得桩身内力进行正截面及斜截面验算。
注：建立模型一般采用理正结构工具箱求解计算，当地质模型满足理正深基坑软件时，可直接采用理正深基坑计算，当模型满足理正岩土桩基托梁时也可采用理正岩土验算。
本节中的“п”形刚架计算方法计算案例，实际并没有采用基坑支护软件计算，也并非单纯的平面结构弹性支点法，其计算模型主要为地基系数法，也即是通常的“m”法和“k”法。
理正深基坑软件以及理正岩土软件中桩基托梁板块均有双排桩计算板块，但需要严格的地质模型，有时候难以满足，因此需要进行简化。
本节举例计算中，其设计进行了两步简化计算，
首先将锚固段视为固端，将上部悬臂段简化为“п”形刚架模型采用结构工具箱计算受力；
其次根据悬臂段受力计算结果，取锚固段处的弯矩、剪力采用弹性地基梁“m”法或“k”法分别计算前后排桩锚固段桩身变位及内力。计算简图如下：
以上计算模型简化是满足规范的也是可行的，《建筑边坡工程技术》规范（ GB50330-2013 ）计算抗滑桩时推荐采用的是弹性地基梁“ m ”法或“ k ”法。
但是本计算案例模型简化需要注意几个问题：
1 、悬臂段计算时并没有考虑锚固段位移的影响，将锚固段视为固端计算悬臂段内力。
2 、该模型对于土层作为锚固段时没有考虑反弯点，其锚固段起算点并不在地面处，应采用等值梁法计算出反弯点，将反弯点处作为锚固段的起始点，桩身土压力应算至反弯点处；
3 、桩合并的位移图应将叠加锚固段的水平位移值及转角引起的桩顶位移值。
反弯点示意简图
由于基坑规范主要针对土质边坡，对于岩质边坡或锚固段位于岩层中时，基坑规范中的模型并不一定完全适用，因为岩层的内聚力及内摩擦角一般较大，实际受力主要为悬臂段，锚固段不需要再考虑主动土压力，其受力模型如下：
当前后排桩较近时（如小于 2 倍桩径）采用桩土共同作用的模型 1 ，当前后排桩间距较大时，前后排桩锚固段可视为相互独立的可采用模型 2 。
实际设计中，采用模型
1
及模型
2
计算结果基本一致。
悬臂段不考虑桩间土时是偏安全的，因此对于本节列举的计算案例，当锚固段为岩层时是完全适用的。
锚固段为土质的双排桩直接使用结构工具箱平面桁架进行建模，锚固段设置为弹性支点，此时模型符合基坑规范规定。 对于锚固段是岩层的采用上部“п”刚架模型，下部采用弹性地基梁法计算是满足工程安全需求的，设计理论也是符合边坡规范的。 采用完全的平面桁架模型直接计算求解也是符合实际的，满足要求的。
综上， 采用“п”形刚架理论编制双排桩嵌固段以上的内力是正确可行的 。
但不同模型简化都是有范围及使用条件的，当锚固段为硬质岩石时，采用悬臂段按固端的“п”形刚架计算后按弹性地基梁“ m ”法或“ k ”法计算锚固段是没有问题的。 但对于锚固段为土层时则本节列举案例计算偏差将很大，并不适用。
1、当双排桩悬臂段很短， h 趋向很小，等0，即悬臂段贴地面。K→0；
2、“п”形刚架不仅受水平方向力，还受竖向力。即当“п”形刚架受锚索作用、上部有挡墙，就需要计算“п”形刚受竖向力的作用。
关于以上两个问题，实际还是模型选择的问题。
双排桩悬臂很短，主要为桩基托梁的情况，此时的计算模型采用“п”形刚架，可采用双桩条形承台模型以及平面杆系结构弹性支点法模型进行计算，其前后排桩上的内力不需要按《建筑结构静力计算手册》表8-3、表8-4计算，也就不存在K→0的情况。
双桩条形承台模型按《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）附录C底桩承台进行计算，承台按附录G计算。
平面杆系结构弹性支点法模型可直接采用理正结构工具箱建模计算，设计人员应分析是实际受力情况选择合理模型，案例中的“п”形刚架先计算上部受力，然后按地基系数“m”法或“k”法计算锚固段是有使用前提条件的，并不是通用的。
结论
1、基坑规范给定的是计算方法，单排桩或双排桩均可采用平面杆系结构弹性支点法进行分析；
对于双排桩简化为刚架结构后采用平面杆系弹性支点法进行内力分析计算，并不需要给定计算公式也没法给定。目前常用的软件如理正结构工具箱，可以按基坑规范模型一次建模计算。
2、采用“п”形刚架理论，将双排桩拆开分别计算悬臂段及锚固段；
上部悬臂段按“п”刚架计算处锚固段顶端弯矩及剪力，按地基系数法“m”法或“k”法计算锚固段的受力及变位，是符合可行的，并没有安全隐患，但该模型简化应注意锚固段位移的影响，对于锚固段为岩层时该计算模型与实际情况相符，对于锚固段位于土层时应以反弯点作为锚固起算点。
3、采用任何计算模型或软件进行设计均可以，规范并无特别规定；
关键在于边界条件及受力模型是否符合实际情况，设计人员应根据实际设计断面建立合理的模型进行计算，受力要清晰，边界条件应符合实际，复杂支护结构设计人员应建立多种模型计算，综合分析确定合理的计算模式。例如：悬臂较短的桩基托梁采用双桩条形承台模型按地基系数法计算及按平面桁架模型计算对比；高桩承台、桩侧受主动土压力且有锚索等复杂双桩托梁支护形式，按平面刚架采用理正结构工具箱求解计算，锚索简化为按刚度系数等代的支座，桩锚固段约束条件按m或k值简化为弹性支座，连梁与前后排桩按固结考虑，挡墙基地水平力及竖向力按实际加载与连梁上等。
4、无论单排桩或双排桩计算理论均是一致的，计算方法均可采用平面杆系结构支点法及地基系数法；
平面杆系结构支点法依靠地基系数或地基比例系数简化为弹性支座作为横向约束进行桩身内力求解，考虑了整体变形协调作用；采用地基系数法求解时需要计算出作用于锚固段处的弯矩及剪力，也即是悬臂段与锚固段需要分开简化计算，
《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）计算抗滑桩时推荐采用的就是地基系数法，该计算方法并没有考虑锚固段变形对上部整体结构的影响。
因为锚固段变形要求不大于10mm且当桩整体变形完成后，锚固段自然满足固端的假设情况，这种变形的影响基本可忽略，足以满足实际工程精度。
乐哥水平有限，就是个岩土混子。
孰是孰非由大佬们评断。
都在评论区。
完