关于钢板桩道路护墙的论述(五)

                                                       关于钢板桩道路护墙的论述

1前言

自力式钢板桩墙护墙在河流，港湾领域的本体墙有很多施工业绩。目前为止在以适用临时档土墙为主的道路领域，护墙的应用例子也在增加。自力式钢板桩护墙因其是深埋式的柔性结构，所以耐震性能优良。而且具有在柔软地基上也可确保稳定性和与混凝土护墙相比具有在狭窄空间也可施工的结构上的特点。进而在掘土做护墙设置时，临时档土和本体护墙可以兼用对缩减建设成本效果明显。目前在《道路士建护墙建筑规范》中没有具体详细论述钢板桩护墙的具体设计方法，所以现状多是以河流护岸等的设计规范为设计基准。

为此，整理钢板桩道路护墙的设计规范，使之有效果并有效率的对社会基础的整备做出贡献为目的，特编写了（自力式钢板桩护墙设计手册》。本手册是经（自力式钢板桩护墙设计手册研讨委员会》研讨审议的基础上编成的。本论文主要论述了为确认钢板柱护墙的性能而实施的离心模型实验和数值解析的结果以及本手册的设计方法。

2用离心模型实验验证耐震性能

2.1实验条件

以验证自力式钢板桩护墙的耐震稳定性以及设计法的确立为目的，实施了用动态离心载荷装置进行了振动实验。本实验的主要确认项目如下。

①地震时的钢板桩变位水平（适用范围）的把握

②钢板桩深埋的必要长度

③地震时的土压性状的把握

④钢板桩护墙的终局状态的确认。

本实验使用实物缩比1/40模型，可以再现真实地面相同自重应力状态40G的离心场进行了实验。实验内容如表2.1所示。钢板桩深埋长度(1.9/B-3.0B，B：基础的特定值用S-1试验的水平地基反力系数的推定值4000KN/m'算定)，钢板桩弯曲刚度（相当Ⅱ型及Ⅵ型)，护墙高度（相当2.4~4.5m)，地基的初期密度（相对密度60%~75%），护墙形式差异（自立钢板护墙及L型RC护墙)等为实验参数。地基材料使用干燥的丰浦硅砂。模型地基是在实验土槽内特意安装护岸模型，按重力场使丰浦硅砂在空气中落下，所定的相对密度作为密度管理。例1情况D-2（自立钢板桩护墙）的模型地基及计测位置如图2.1所示。而且使钢板桩模型的下端自由的同时，为了计测弯曲应变，在纵深方向做成3等分的短栅状的模型，在中央板桩上粘贴应变标尺，由计测值算出变形量，断面力及作用土压。

本实验如图2.2所示以水平方向连续输入5种波形

Step1,2是实际地震波，Step1是相当于L1地震最大加建度180Gal的大船度波(1978年宫城县海上地震)，Step2时相当L2地震最大加速度720Gal的神户PI波（兵库县南部地震），而Step3-5各是最大加速度200,500,750Gal的正弦波(20波，1.5Hz)。

2.2实验结果的概述

对于改变深埋长度的3种情况(1.9/B-3.0/B，Dr60%地基)的钢板桩头部水平变位DH1，累积变形量如图2.3显示。各加振Step所产生的变形量如图2.4显示。

由该图可以确认在离心加速度40G附加及L1加振时（加振Step1)板桩深埋长度对墙体变形量影响不大：但L2加振(Step2)以后的Step2~5则深埋长度越长板桩头部水平变位量越小的倾向。

同样对于钢板桩头部水平变位DH1，图2.5显示与L型擁墙模型进行比较的相对评价结果。Step3之前两者的墙体变形量时同程度的，但Step4(正弦波500gal)L型护墙变形很大导致崩坏（照片2.3）。另一方面自立钢板桩护墙在Step5(正弦波750gal)之后也还保持墙体性状（照片2.2），可以确认具有很好的粘性。

3由数值解析对动态举动的把握

实施离心模型实验解析及实际地基实际结构解析等各种解析。在此显示一例以砂质地基为对象由DBLEAVES得出的数值解析结果。地基及钢板桩条件见表3.1

地震波分别以水平1：大船渡波（最大180gal相当），水平2：神户P1波（最大800gal相当）输入。

对于残余变形及残余剪断应变，用图3.1显示输入水平1地震波的解析结果，用图3.2显示输入水平2地震波的解析结果。另外对于钢板桩头部的水平变位，输入水平1地震波时的最大应答是11.5cm(残留值3.7cm)，输入水平2地震波时最大应答是78.2cm(残留值51.5cm)，对于钢板桩背面地基的残余沉降量，输入水平1地震波时是2.6Cm，输入水平2地震波时是18.5cm。在水平1地震，地基的变形只限于钢板桩周边。但是对于水平2地震，则地基的变形扩大到了更广泛的范围。而残余剪断应变在水平2地震时则使钢板桩前面的受动地基的塑性化得到很大发展。

为了通过动态数值解析精确地评价纲板桩护墙及周边地基的变

形，表3,2所示的条件是必要的。特别对于地基特性要选定适合作为对象的土质条件的解析模型，及实施土质试验设定参数等选择适当的解析方法是很有必要要留意的。满足表3.2条件的动解法有很多被开发出来了，但对于地基和结构物的统括解析（连成解析）还是希望使用有充分业绩并有模拟实验等被验证适用性的东西。

4自力式钢板桩护墙的设计方法

4.1性能规程

从形式设计过渡到性能设计的变化中，钢板桩护墙的设计法作为性能规定型的设计法要充分确保护墙背面的道路利用者所必要的机能来进行设计是最基本的。

4.2钢板桩护墙所必有的性能

钢板桩护墙所必有的性能从安全性，修复性，使用性的各观点着眼，设定了表4.1的性能1~3的3阶段水平。在此所谓安全性就是指不发生钢板桩护墙的倒塌及道路的崩坏等致命的损伤，不发生有损人命的事故的所要求性能，修复性既是道路损伤时能够比较容易的修复的要求性能，使用性既是道路通行无障碍的要求性能。进而，修复性主要考虑的是受灾时紧急修复复原的短期修复性和原样修复复原的长期修复性。

4.3性能查照方法

钢板护墙的设计按照表4.1所规定的性能进行查照，其查照方法应对应必要的性能。

来采用。其查照项目依照钢板柱护墙的安全性，道路的使用性的观点设定了表4.3。满足了这些条件就能够满足所必要的性能。