弹性抗滑桩全桩内力计算的地基反力荷载法

地基系数法是弹性抗滑桩内力计算的常用方法,基于地基系数“m-k”法的基本原理,将抗滑桩作为整体进行内力分析,提出了弹性抗滑桩全桩内力计算的反力荷载法,详细推导了有关计算公式;运用Matlab语言编写了全桩内力计算和图形处理程序,可对全桩进行整体分析,不需要像传统方法那样以滑动面为界将抗滑桩分成受荷段和锚固段分别计算其内力;与有限差分法相比,无需利用滑动面处的连续性条件进行迭代计算;计算实例表明,其方法与传统方法计算结果能很好吻合,图形处理结果有利于抗滑桩结构设计,且程序运行时间短,可提高抗滑桩内力分析效率。     

抗滑桩全桩计算的有限差分法

有限差分法求解分析抗滑桩(或预应力锚索抗滑桩)常采用Winkle弹性地基梁法。在对有限差分法分析的基础上,文章改进了有限差分法求解抗滑桩全桩内力和变形的计算方法。对全桩整体采用有限差分方法求解其内力,避免了将桩身分为受荷段和锚固段及利用滑面处连续条件求解的复杂过程。该方法对滑坡推力与地基系数取值,可依据实际情况假定为广义形式来模拟土体对抗滑桩的作用工况。能很好地求解预应力锚索作用于桩身或桩身设多道锚索工况下的锚索拉力值。并利用Excel对该方法编程,能便捷地计算抗滑桩内力。分析计算结果,当差分节点单元长度适当时,计算结果能够较好地满足工程应用。对比有限元计算分析结果,相同节点单元长度下两者计算相差较小,且节点长度越小,越接近有限元结果。     

抗滑桩全桩内力计算"m-k"法的有限差分法

传统的弹性地基系数“m-k”法在计算抗滑桩内力时,需分受荷段和锚固段分别查表计算,不但计算过程繁琐,容易出错,而且受查用表格中各系数截断误差的影响,常使计算结果出现某些误差,以致出现与边界条件不相一致的现象。针对这些问题,基于“m-k”法的原理,提出了便于编程的有限差分法,可对弹性抗滑桩全桩内力进行统一分析。编写了计算和图形处理程序,并用一算例与传统方法进行了验证 对比。结果表明,只要等量差分段取得足够小,就可获得符合边界条件的高精度数值解。实例表明,可根据内力计算图形处理结果,优化钢筋笼的钢筋,使抗滑桩的结构设计安全而经济。     

锚索抗滑桩内力计算的有限差分“K-K”法

基于地基系数“K-K”法的原理，提出了进行锚索抗滑桩全桩内力计算的有限差分法，同时，编写了该法的计算和图形处理程序。实例计算结果表明：只要等量差分段取得足够小，虽然所耗机时稍长，但可获得高精度数值解，其精度高于采用传统手算法所得的精度，而且图形处理结果可优化抗滑桩的结构设计，并考虑了各种桩底支承条件。本方法的基本原理同悬臂桩法，滑动面以下锚索桩的内力计算同普通桩完全相同。滑动面以上不同之处只是此时的桩顶条件有所不同，必须考虑锚索拉力的作用。地基系数“K-K”法适用于滑动面上、下地层均为岩层的情况，此时滑动面上、下地基系数均为常数。     

加权残值法在抗滑桩全桩内力计算中的应用

本文基于加权残值法的原理,采用适应性较广的B样条函数作为试函数,提出了一种计算抗滑桩全桩内力的新方法。与传统方法相比,该法无需分受荷段和锚固段分别计算抗滑桩的内力。同时针对受荷段和锚固段控制微分方程的差异,应用子域最小二乘配点法进行分析求解,并编制了数值分析程序,对两个计算实例进行了分析。结果表明,本方法只需极为稀疏的间隔数即可得到与传统方法和有限差分法吻合很好的结果,且运行时间短,大大提高了计算效率。     

锚索抗滑桩设计拉力及锁定值的规划求解研究

预应力锚索抗滑桩桩头设计拉力及锁定值的确定是锚索抗滑桩结构设计计算的关键技术问题之一,本文基于采用线弹性Winkle地基梁有限差分法的抗滑桩结构分析计算软件"Analypile",对全桩整体采用有限差分法求解其内力,避免了将桩身分解为受荷段和锚固段及利用滑面处连续条件求解的复杂过程,该方法对滑坡推力及地基系数取值,可依据实际情况假定为广义形式来模拟土体对抗滑桩的作用工况,能很好地求解预应力锚索作用于抗滑桩或桩身设多道锚索工况下的锚索拉力值,并利用Excel规划求解工具合理选定工程优化目标,建立综合约束条件及其规划模型,提出了一种新的有关桩头预应力锚索设计拉力及锁定值的确定原则和方法。     

预应力锚索抗滑桩内力计算的有限差分“m-k”法

在于地基系数“m-k”法的原理，提出进行锚索抗滑桩全桩内力计算的有限差分法，同时，编写了该法的计算和图形处理程序。实例计算结果表明：只要等量差分段取得足够小，虽然所耗机时稍长，但可获得高精度数值解，其精度高于采用传统手算法所得的精度，而且图形处理结果可优化抗滑桩的结构设计，并考虑了各种桩底支承条件。本方法基本原理同悬臂桩法，滑动面以下锚索桩的内力计算与普通桩完全相同，滑动面以上不同的只是此时的桩顶条件有所不同，必须考虑锚索拉力的作用，地基系数“m-k”法适用于滑动面以上地层为土层或严重风化岩层、滑动面以下为岩层的情况。     

基于有限差分法的抗滑桩计算机辅助设计

基于地基系数“m-m”法、“m-k”法、“k-k”法的原理,考虑桩顶和桩底边界条件以及桩在滑动面处位移、转角、弯矩和剪力的连续条件,可解得桩身各节点的位移和内力,提出了进行抗滑桩全桩内力计算的有限差分法。根据差分方程并用VB6.0编制了实用的计算程序,既可避免繁琐的查表计算,提高计算速度,又可提高计算精度,直观生动,真正实现了人机交互,在界面的引导下,设计人员可完成全部计算,并绘出内力图形和抗滑桩截面配筋图,使设计更方便快捷,该软件可以极大地提高生产效率,降低工程造价,从而实现抗滑桩的优化设计。最后采用上述方法对某滑坡的悬臂抗滑桩进行了设计与计算。     

抗滑桩受荷段前侧有限范围地层的地基抗力系数取值方法

为确定在抗滑桩受荷段前侧有限范围土体条件下地基抗力系数的取值方法,基于抗滑桩计算的侧向受荷弹性地基梁法,并结合塑性极限分析上限法,考虑全桩内力与变形连续性,且以受荷段前侧土体无限情况下的地基抗力系数的比例系数值为基准,分析推导出抗滑桩受荷段前侧有限范围土体条件下该比例系数的取值方法,得到了地基抗力系数的比例系数与受荷段前侧土体坡度之间的关系,通过数值模拟进一步验证了所提方法的合理性。针对不同土体物理力学参数和抗滑桩参数条件下的案例分析结果表明,地基抗力系数的比例系数随受荷段前侧土体坡度增加呈非线性减小,抗滑桩嵌固段深度、截面尺寸、受荷段前侧土体黏聚力、内摩擦角和重度对桩前土体的该比例系数均有影响,但土体重度影响并不明显,而其他因素影响则呈较显著的正相关性影响。     

锚索抗滑桩内力计算的传递矩阵法

为了改进现有锚索抗滑桩计算中存在的不足,将传递矩阵算法应用于锚索抗滑桩结构内力计算。推导了适合抗滑桩计算的场矩阵和点矩阵,能够完成普通抗滑桩、桩顶作用集中荷载以及桩身有多个受力分段的抗滑桩内力计算,再结合具体的不同点矩阵形式,可以完成预应力锚索抗滑桩内力计算。根据预应力锚索抗滑桩的工作原理,给出了不同受力阶段的传递矩阵计算式。最后,通过具体的计算实例对预应力锚索抗滑桩不同受力阶段的内力和位移进行了计算分析,结果表明,在锚索预应力作用下,受荷段出现较大的剪力和弯矩,位移较小;进入变形协调阶段后,滑面处和锚固段的剪力明显增加,锚固段出现较大弯矩,桩顶出现向前的位移。     

多排预应力锚索抗滑桩内力计算有限差分解法

文章研究了深路堑高边坡中采用的多排预应力锚索抗滑桩内力计算方法。基于普通抗滑桩内力计算的地基系数法原理,考虑桩身和多排锚索位移的变形协调,提出了其内力计算的有限差分解法。与传统方法相比,该法通过编程计算,可很容易获得锚索拉力、全桩内力和位移值及其分布规律。工程实例计算结果与现场测试结果的对比分析表明,本文提出的方法可行,其计算结果较好反映了锚索桩的实际受力状态和变化规律。     

锚索桩的主动支护作用及桩身初始内力分析

预应力锚索桩在桩身施工完毕且锚索施加了初始预应力时,因滑坡推力未及作用于桩上,初始预应力即刻对受荷段桩背的岩土体产生迎滑动方向反推的一种主动支护效应,同时使桩身产生初始内力。基于受荷段桩背岩土水平反力模数为常数的单向Winkler弹性地基梁模型,以及嵌入段桩周岩土水平反力双参数模式的Winkler弹性地基梁模型,以受荷段桩身挠曲线的有限差分式与嵌入段挠曲线的解析通解改进式在滑面处的协调条件联立,推导了锚索初始预应力所产生主动支护效果的半解析定量计算和桩身初始内力求解方法,该方法有助于建立应急抢险或施工期,锚索桩工程对滑坡稳定性及时作用的评估。     

圆形深基坑排桩框架支护结构算法

圆形深基坑工程在我国西南地区渐有出现,在其中的以砂卵石地层为主的地区深基坑支护结构型式多为排桩结合多道圈梁构成的排桩框架结构,但实践中一直没有合适的结构计算方法.针对工程实际的迫切需要,基于结构力学分析方法,提出了确定圆形深基坑排桩框架结构内力和变形的理论计算方法,即按多跨连续梁和弹性地基梁模型分段分析围护桩内力与变形,并考虑桩梁变形协调分析圈梁内力及变形,推导出了围护桩和圈梁的内力及变形理论计算公式.开展了模型试验研究,结果表明,桩顶侧向位移理论值与试验值分布规律整体上具有相似性,说明了理论计算方法具有一定的合理性.最后,给出了一具体实际工程的排桩和圈梁的内力及位移分析结果.     

地震荷载下桩-锚组合结构加固边坡的位移解析

加固结构所的抗滑力常被简化为恒定值,不能反映其随时间的变化.为了更准确评估地震下桩-锚组合结构加固边坡的稳定性,引入非线性的模型,实现了抗滑力的实时更新.推导了安全系数和位移计算公式,讨论了结构系数对评估结果的影响.结果表明:（1）引入指数非线性模型后,抗滑桩和锚索力均表现出明显的时间效应.屈服加速度随结构的变形而增大.（2）地震初期抗滑桩无加固作用.随着边坡滑动,抗滑桩的力快速增长,最终起主导作用.（3）将结构的抗滑力等效为固定值虽然简化了计算,但是忽略了达到设计值所需的位移,这可能导致边坡的危险性被低估.在加固设计时,应该考虑抗滑力的变化.      

考虑滑床不同地基系数的抗滑桩受力特征研究

基于目前在抗滑桩理论研究方面多将滑床层状地层等效成均质体,在多层地基横向受荷桩挠曲微分方程的基础上,推导出考虑滑床不同地基系数的弹性抗滑桩嵌固段变位、内力和应力计算的公式。用Matlab软件编写了抗滑桩变位、内力和应力计算与图形处理程序,有效提高了抗滑桩变位、内力和应力分析效率和计算精度。工程实例表明,考虑滑床不同地基系数计算方法对比等效法,滑面处位移、滑面处转角、剪力最大值、弯矩最大值分别增大25.76%、18.04%、14.90%和4.16%,而滑动面处桩侧应力较等效法减小44.91%。该研究成果对滑坡为不同岩性的岩体进行抗滑桩设计具有指导意义。