近廿年磨一剑：程谦恭团队提出格栅式地下连续墙桥梁基础沉降的计算方法

 

近日，我院地质工程专业2015届博士毕业生吴九江和导师程谦恭教授、2019届博士毕业生李艳、博士研究生张建磊等人合作撰写的论文“Iterative load transfer procedure for settlement evaluation of lattice-shaped diaphragm walls in multilayered soil”，在国际岩土工程权威期刊《Computers and Geotechnics》正刊在线发表。《Computers and Geotechnics》期刊是国际岩土工程解析与数值计算的顶级期刊，2019年影响因子为3.345，属于JCR-Q1、中科院“工程地质”二区，并被我校列为A++类期刊。

图1 格栅式地下连续墙基础构造

格栅式地下连续墙是一种新型的桥梁基础形式（图1），具有整体刚度大、施工干扰小、抗震能力强等许多优越的工程特性，已在日本得到了大量的工程应用；同时亦在我国的一些水电工程和桥梁工程中取得了初步的应用。但格栅式地下连续墙，由于土芯和多个格室的存在，其承载性状极为复杂。目前，国内外对于该基础其承载性状的计算及设计方法仍然依赖于传统桩基的相关理论，而关于其沉降的计算方法十分缺乏。

程谦恭团队根据格栅式地下连续墙桥梁基础的构造特点与承载特性，提出了其基础沉降的一种计算方法。该方法的创新性主要如下：

(1) 构建了全新的考虑墙与土芯相互作用的力学简化计算模型（图2）；

(2) 对基础的外摩阻力与端阻力，分别采用了更贴合现场实际的双曲线与双折线硬化荷载传递模型，并结合基础的力学机理对相关传递参数进行了理论推导；

(3) 基于Randolph筒桩相关计算理论，对基础的内侧摩阻力及土芯端阻力进行了理论推导，给出了相关的计算公式；

(4) 针对内侧摩阻力荷载传递刚度系数较难求解、目前只能依靠经验公式求解的现状，根据格栅式地连墙的计算特点，创造性的提出了三判据位移迭代计算法进行荷载传递计算，该迭代法有别于传统桩基的双判据位移迭代方法且无需求解刚度系数。

图2 格栅式地下连续墙荷载传递计算模型

该计算方法的提出能够有效的解决目前格栅式地下连续墙沉降计算由于严重依赖桩基理论而出现较大偏差的现状，与研究团队前期的研究成果一起形成一套适用于格栅式地下连续墙其构造与受力特性的设计计算方法，从而有效地促进这一新型基础在我国桥梁工程中的应用。同时，该方法对于含土芯的其他基础（例如大直径灌注筒桩等）的沉降分析亦具有重要的参考与借鉴价值。

据悉，程谦恭团队是国内最早开展格栅式地下连续墙桥梁基础研究的学术团队，自2003年以来，一直致力于地下连续墙桥梁基础的理论及技术应用研究；先后有5个博士10余个硕士，在国家自然科学基金等项目的资助下，在该研究方向完成学位论文；目前在此研究领域已出版专著2部，发表SCI论文10余篇，EI论文30余篇。

论文信息：JiujiangWu , M. Hesham ElNaggar , QiangongCheng , HuaWen , YanLi , JianleiZhang. Iterative load transfer procedure for settlement evaluation of lattice-shaped diaphragm walls in multilayered soil. Computers and Geotechnics, 2020, 120: 103409.

论文DOI链接：http://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.103409

 

研究团队已出版学术专著：

(1)    程谦恭，文华，宋章．地下连续墙桥梁基础承载机理．北京：科学出版社，2011．

(2)    孟凡超，陈晓东，程谦恭，龚维明，柴建峰，等．黄土地区地下连续墙桥梁基础试验研究．北京：人民交通出版社，2010．

 

研究团队近5年已发表的相关高水平论文：

(1)   Wu Jiujiang, M. Hesham El Naggar, Cheng Qiangong*, Wen Hua, Li Yan, Zhang Jianlei. Iterative Load Transfer Procedure for Settlement Evaluation of Lattice-Shaped Diaphragm Walls in Multilayered Soil. Computers and Geotechnics, 2020, 120: 103409.

(2)   Li Yan, Cheng Qian-gong, Zhang Jian-lei, Lyu Bo, Wang Yu-feng, Wu Jiu-jiang. Seismic behavior of rectangular closed diaphragm walls in gently sloping liquefiable deposit: dynamic centrifuge testing, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2019, 145(12): 04019195.

(3)   WU Jiu-jiang, CHENG Qian-gong, WEN Hua, Wang Ling-juan, LI Yan, ZHANG Jian-lei. A Load Transfer Approach to Rectangular Closed Diaphragm Wall. Proceedings of ICE-Geotechnical Engineering, 2016, 169(6): 509-526.

(4)   Wu Jiu-jiang, Cheng Qian-gong*, Wen Hua, Cao Jian-lei. Comparison on the vertical behavior of lattice shaped diaphragm wall and pile group under similar material quantity in soft soil. KSCE Journal of Civil Engineering, 2015, 19(7): 2051-2060.

(5)   Wu Jiu-jiang*, Wang Ling-juan, Cheng Qian-gong. Soil arching effect of Lattice-Shaped Diaphragm Wall as bridge foundation. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 2017, 11(4): 446-454.