随着当今社会的高速发展,各行各业的建设势头日趋强劲。在国家可持续发展政策的号召下,“节能环保,实用高效”已被人们越来越多的考虑和重视。绿色环保的建筑产品是满足人民群众对生态环境保护的需要,“以塑代钢”“以塑代木”也已经成为全球性的材料选取趋势。在当今快速建设的社会中,桩作为止挡沙土的挡土墙、挡水防渗的止水墙、建筑物等的基础结构,在各种领域发挥着重要的作用。然而传统工艺制作的桩柱,工艺繁复,耗时持久,结构性弱,相比之下PVC塑料板桩,则是一种快捷、高效、环保的桩基形式,具有材质轻型、高强度、隔水性能好、阻燃、抗老化、防腐蚀、防紫外线、耐久性强、安装拆卸工法简便等优点,使用寿命长。因此研究PVC板桩支护结构长期变形特性及设计方法对于建设工程而言是具有创时代意义的重要项目。本文依据我国台湾试验室做的PVC材料相关性能试验数据结果,与数值模拟相结合的方法,取得的研究成果如下:(1)以台湾试验室PVC材料实验报告和国外相关数据为背景,对PVC板桩和钢板桩的部分机械性能进行了对比分析,PVC材料的密度约为钢材密度的1/6,即PVC比钢轻6倍;但是PVC材料的断裂拉伸强度约为钢材的1/10,比钢弱10倍;PVC的拉伸模量约为钢的拉伸模量的1/80,对于给定的荷载和截面尺寸梁,PVC材料产生的挠曲大约是钢材挠曲的80倍。但是钢板桩与钢筋混凝土板桩造价高,人力机械力成本高、易腐蚀;从经济方面而言,传统工艺造价的2/3甚至更低;无需征收土地,施工队周边影响小;施工效率是传统工艺的5倍以上。(2)通过数值模拟研究了无水经典粘土基坑开挖条件下,采用PVC板桩悬臂支护,计算得出PVC板桩悬臂支护最大开挖深度为2.5m,所需最小桩长为6.7m。PVC板桩最大侧向位移12.7mm,坑外地表最大沉降为11.8mm,最大板弯矩为10.78kN·m/m,得出最大板弯矩处正应力为2.57MPa,而PVC板桩的屈服强度为90.07MPa,强度发挥占比为2.9%;为保守起见,在进行强度折减时同时对土与PVC板桩结构强度进行折减,其结果通常偏于保守,最不利工况下基坑安全系数为1.674,满足规范要求。分别对比分析了各个工况的PVC和钢板桩的侧向位移、坑外地表沉降和弯矩的变化趋势,在满足基坑设计规范要求的前提下,PVC板桩支护性能发挥较钢板桩支护表现出最佳的效果,说明了 PVC板桩在一定条件下可以有效代替钢板桩进行基坑支护。(3)以经典粘土基坑开挖模拟为例,通过改变PVC板桩的支护形式为悬臂和单支撑,基坑开挖环境为有水和无水,得到四种设计工况,工况1:无水悬臂支护,工况2:有水悬臂支护,工况3:无水单支撑支护,工况4:有水单支撑支护。通过改变土体的粘聚力和内摩擦角大小,进行组合数值模拟计算分析,工况1研究得出结论:在无水粘土基坑开挖PVC板桩悬臂支护结构体系情况下,内摩擦角保持不变,随着粘聚力参数的逐渐增大,最大开挖深度逐渐增大;且相同开挖深度的基坑所需的最小桩长逐渐变小;当内摩擦角为35°时,随着粘聚力的逐渐增大,最大开挖深度逐渐增大,但是开挖深度和最小桩长的变化曲线已近似一条直线,表现为最小桩长为开挖深度的1.8倍。粘聚力保持不变,随着内摩擦角的逐渐增大,开挖深度逐渐增大,但增大幅度逐渐降低;当粘聚力达到12kPa时,基坑开挖深度小于等于3m时,所需最小桩长为开挖深度的1.8倍。工况2研究得出结论:在有水粘土基坑开挖PVC板桩悬臂支护结构体系情况下,内摩擦角保持不变,随着粘聚力参数的逐渐增大,最大开挖深度逐渐增大;且相同开挖深度的基坑所需的最小桩长逐渐变小;当内摩擦角为20°、25°时,随着粘聚力的逐渐增大,最大开挖深度增长幅度相同为0.5m;当内摩擦角为30°、35°时,最大开挖深度增长幅度非常相近,为0.4m,0.5m。工况3、工况4研究得出结论与上述结论相似,从而验证上述分析结论的可靠性和正确性。