预应力锚索抗滑桩支挡结构体系数值模拟研究

为克服现行预应力锚索抗滑桩设计计算方法存在诸多问题,探讨了快速拉格朗日有限差分程序（FLAC）,对预应力锚索抗滑桩支挡结构体系进行整体数值模拟方法。以较好的考虑抗滑桩、预应力锚索、滑坡体及锚固地层之间的相互作用、共同工作特性,提高设计计算效率。工程实例数值模拟计算结果比较表明,该方法是可行的。不失为一种有效的新途径。可供有关设计部门参考。同时,数值模拟也揭示,与普通抗滑桩相比,预应力锚索抗滑桩受力更合理,可使桩的截面尺寸、桩的锚固深度及桩间距等的设计更加经济。     

考虑预应力损失桩-锚结构内力计算的加权残值法

针对已有锚索抗滑桩计算模型的不足,按锚索抗滑桩实际的受力过程,考虑了施工阶段锚索预应力的损失及桩体位移对桩锚协调方程的影响,分别在预应力施加和滑坡推力作用阶段建立计算模型,并基于加权残值法建立了锚索抗滑桩的内力与变形计算方法。同时,基于Matlab平台编制了锚索抗滑桩的计算程序,将该程序对已有的工程实例进行分析,并与现有的桩锚计算模型进行对比,结果表明,该模型能很好地体现锚索抗滑桩在预应力施加阶段主动受力这一特殊过程对桩锚位移协调方程的影响,且能考虑下排锚索施工对上排锚索造成的预应力损失;而且与现有的计算模型相比,本模型更加符合工程实际。     

弹性地基梁理论在锚索抗滑桩计算中的应用

针对目前锚索抗滑桩的内力计算通常未考虑滑面以上桩身与岩土体的相互作用关系,而将滑面以上桩身按一般静力结构或有限次超静定结构计算的现状。本文根据弹性地基梁理论,考虑锚索与桩的变形协调,将初参数法运用到锚索抗滑桩的计算中,通过选取合理的初参数作为未知量,得到了锚索拉力以及桩身内力的计算过程。并结合皖南地区某处产生滑移弯曲变形的顺层滑坡治理工程进行了分析,与传统方法计算结果相比,本方法所得内力值较大,偏于安全,桩身内力分布规律与传统方法所得结果较吻合。     

预应力锚索抗滑桩内力反演计算

由于桩土之间的相互作用十分复杂,需要将现场监测和理论结合起来分析计算预应力锚索抗滑桩的内力。本文根据Winkler弹性地基梁理论和欧拉-伯努利梁理论建立预应力锚索抗滑桩内力计算模型,在满足工程精度的前提下,用简单的连续函数最佳均方逼近抗滑桩的位移函数,应用现场实测资料反演计算预应力锚索抗滑桩的内力分布。     

预应力锚索抗滑桩工程效果的数值计算评价

针对目前桩土接触问题及滑坡治理后预应力锚索抗滑桩的受力效果进行评价研究成果还很少,结合现场勘查与工程设计,根据预应力锚索抗滑桩中桩土相互作用特征,引入接触单元并编制有限元程序进行计算。根据抗滑桩锚固段的受力分布、桩体弯矩、位移及预应力因素对预应力锚索抗滑桩抗滑效果进行评价,提出预应力锚索抗滑桩的最佳预应力值,对工程设计具有一定的指导意义。     

预应力锚索抗滑桩设计中确定锚索预应力值的一种方法

在现有预应力锚索抗滑桩设计中确定锚索预应力值的各种方法的基础上 ,考虑了预应力锚索抗滑桩在工作期间承受滑坡推力的变化 ,提出将锚索、桩及桩锚固段周围岩土作为一个整体根据长期作用荷载来进行锚索预应力值计算的方法 ,对于短期作用的最危险荷载则在锚索与桩的承载力设计中予以考虑。算例分析表明 ,该方法能使锚索桩长期处于较为有利的受力状态 ,从而提高了其安全余量     

预应力锚固抗滑桩内力计算的加权残值法

总结了预应力锚索抗滑桩锚索设计拉力和预应力的计算方法并进行了改进,使得各方法均能考虑锚索与桩体的位移协调。针对桩顶和桩身作用锚索的各种情形,将半解析、半数值的加权残值法应用于预应力锚索抗滑桩的内力计算,并采用适用性较广的B样条函数作为试函数,在此基础上编制了可考虑滑动面以上桩前土体抗力计算程序,将该程序应用于已有实例的分析,并与有限差分法进行对比,验证了程序的正确性,将该方法应用于其他两个计算实例的分析,针对锚索设计拉力和预应力的不同计算方法,分别给出了相应的锚索设计拉力、预应力、桩身最大弯矩和桩顶位移的对比分析表格,以及桩身受力图,计算结果还表明,对于特定计算实例不是所有计算方法都适用,要具体问题具体分析。     

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。     

考虑滑坡岩土体弹性抗力预应力锚索抗滑桩设计方法

在目前预应力锚索抗滑桩的计算方法中,均没有考虑桩后岩土体受到锚索预应力作用产生的弹性抗力对滑坡推力的影响.初步探讨了桩后岩土体上产生的预加固力的分布形式.考虑了锚索桩的荷载变化,根据桩与锚索变形协调原理,按长期荷载进行锚索预应力设计;然后按短期荷载确定滑坡最大推力,并用预加固力修正滑坡推力,而对锚索设计拉力与桩的内力则按修正的滑坡最大推力设计,这样的设计思路反映了预应力锚索抗滑桩实际受力的特点.结合重庆某滑坡的工程实例,与常规方法进行了对比分析.     

预应力锚索抗滑桩工程稳定性监测与信息化施工

边坡加固工程中,新型支挡结构--预应力锚索抗滑桩的计算方法,目前尚无统一标准.理论与设计计算方法尚不成熟.通过对某公路路基超高直立边坡锚索抗滑桩加固工程全过程的跟踪监测,对监测成果进行分析,提出了边坡防治动态信息化的初步认识.对边坡稳定性评价及后续施工有重要指导意义,对锚索抗滑桩理论与计算方J法具一定的参考价值.     

深基坑支护桩与土相互作用的研究

为使多层地基土中深基坑支护设计考虑支护结构-土的非线性共同作用,提出由集中力弹簧模型建立支护桩与土相互作用的p-y曲线,进而根据一般弹性地基梁的挠曲微分方程,并考虑桩与锚杆的变形协调,推导出考虑非线性共同作用的预应力锚杆支护桩的挠曲微分方程,应用有限差分法计算预应力锚杆支护桩的位移和内力。实例计算表明,计算结果能更好地满足工程实际的要求。     

力法计算锚索抗滑桩内力分担比及其应用

锚索抗滑桩为常用的滑坡治理支护结构,抗滑桩锚固于滑动面以下岩土体中,锚索可视为多余约束,因此锚索抗滑桩为多次超静定结构。结构力学力法作为求解超静定结构的基本方法之一,以锚索拉力为基本未知量,综合考虑平衡条件、变形条件、物理条件求解锚索轴力,从而进一步确定锚索与抗滑桩各自分担的滑坡推力比例。文中以具体滑坡工程实例,采用力法求解锚索、抗滑桩结构内力,并建议锚索与抗滑桩的荷载分担比初步可按照30%～40%估算。     

双排门式抗滑桩的空间计算模型

滑坡推力大时单排抗滑桩不能产生良好的抗滑效果,而抵抗力大、桩顶位移小的双排门架式抗滑桩能有效地限制支挡结构的变形。目前的计算方法忽略了双排抗滑桩间联系梁和圈梁所起的变形协调及桩梁岩土间的相互作用,具有一定的局限性。针对这一问题,将双排门架式抗滑桩视为桩梁岩土共同作用的单层多跨框架结构,综合考虑桩间土拱效应、框梁及联系梁对双排门架式抗滑桩的空间协同作用,提出了桩梁土空间协同作用下的双排门架式抗滑桩受力模型;基于静力平衡及变形协调原理,建立了双排门架式抗滑桩受力模型的变形方程;采用有限元理论编制了双排门架式抗滑桩的有限元程序,计算内力和变形特性;最后在三峡库区防治工程中对研究成果进行了验证,计算结果及对比分析表明该模型符合于抗滑桩的特性。     

优化的变形协调条件在桩-锚结构锚索拉力计算中的应用

锚索抗滑桩的设计计算包括锚索拉力计算和桩体内力计算,而锚索拉力又直接影响桩体内力,因此,锚索拉力计算对桩-锚结构设计十分关键。在常规和修改变形协调条件的基础上,考虑锚索预应力作用在滑动面处桩身产生的位移和转角对第i排锚索作用点处桩身位移的贡献,除去其他排锚索预应力Rj0对桩身作用产生的位移,同时考虑锚索拉力增量的水平分量作用对桩体变形的影响,对滑动面处桩身位移、转角以及其他排锚索拉力对某一排锚索作用点处桩身位移的贡献进行优化,建立优化的桩-锚变形协调方程。结合结构力学中的虚功原理和图乘法理论,编写Visual C++计算程序,通过滑坡工程实例对锚索预应力和总拉力进行计算。3种变形协调条件的计算结果表明：优化的变形协调条件不仅能使抗滑桩在预应力施加阶段处于有利的受力和变形状态,而且适用于锚索与水平面成不同角度的情况,弥补了常规和修改变形协调条件的不足。     

预应力锚索修复含微裂纹抗滑桩模型试验研究

施加预应力锚索是修复含微裂纹抗滑桩最重要的手段之一。为了探讨施加预应力锚索修复含微裂纹抗滑桩的可行性以及修复过程中抗滑桩变形破坏特征,采用大型物理模型试验对预应力锚索修复含微裂纹抗滑桩进行了研究。试验结果表明,施加预应力锚索修复含微裂纹抗滑桩可提高抗滑桩承载储备能力;滑坡荷载-桩顶位移曲线可分为挤密、线弹性变形与破坏3个阶段;滑坡荷载下桩体在滑面附近位置发生破坏,破坏具有突发性;预应力荷载下抗滑桩在锚索孔位置产生拉破坏,并伴随滑面位置裂纹的扩展;滑坡荷载下桩后土压力呈三角形分布,施加预应力荷载后土压力呈倒梯形分布;锚索预应力的施加降低了弯矩峰值,但最大弯矩位置向锚索孔位置以及滑面附近位置转移,该2处位置是采用预应力锚索修复抗滑桩的薄弱部位。研究成果对于预应力锚索修复含微裂纹抗滑桩技术的推广应用以及抗滑桩修复工程的设计具有指导意义。     

锚杆抗滑桩内力计算的初参数法研究

将锚索抗滑桩看作由锚索和抗滑桩共同组成的支挡结构系统,同时,将其中的抗滑桩视为搁置在弹性地基上的梁,并将锚索拉力作为集中力加在抗滑桩上;应用初参数法分别建立了滑面上下基床参数为同一常数和滑面上下基床参数为不同常数时的计算锚索抗滑桩弯矩、剪力、挠度和转角的初参数公式。以某滑坡治理工程中采用的锚索抗滑桩为例,对其内力进行了计算。     

锚索桩设计计算的几个力学问题及有关概念探讨

分析探讨了锚索桩设计计算的几个力学问题及有关概念。传统上对于桩身嵌入段的计算,须根据桩身与桩周岩土的相对刚度划分为刚性桩和弹性桩两种不同的计算模型,并各自对应不同的算法及计算公式,通过对两种模型计算式的数学极限分析表明,刚性桩模型算式仅为弹性桩计算法中将嵌入段的桩身刚度取很大值下的特例,两种模型算法在力学本质上是统一的。由锚索桩嵌入段分别按弹、刚性桩模型算式的位移、转角的对比分析可知,基于弹性桩模型计算出的锚索受力大于按刚性桩模型,以弹性桩模型进行锚索设计偏于安全,而嵌入段的换算长度取1.3（“m法”）或0.8（“常数法”）,从工程设计角度方可作为刚/弹性桩模型的划分判据,此时两种模型的最大位移或转角差别才小于5 %。桩上锚索倾角的力学效应除矢量分解作用影响水平锚拉力大小外,更重要的是将影响锚拉点处的水平约束刚度,进而改变锚索桩超静定结构的受力分担,因此锚索最优倾角的选取可使较好地控制桩身位移且降低锚索初拉力得以兼顾。力图令桩身正负弯矩峰值大致相等的所谓“平衡设计原则”实际上具有较强条件性,须依赖于锚索既要初拉力合适又能在正常工作状态下具备足够大的锚拉力。     

抗滑桩裂纹控制荷载结构设计法及工程应用

抗滑桩与桥梁桩和普通侧向受荷桩结构设计的区别在于,抗滑桩容许"大位移"和"超配筋"。荷载结构计算法采用10mm为位移容许值,导致抗滑桩工程设计中不能充分发挥"大位移"的抗滑性能。本文结合钢筋混凝土受弯构件力学原理,引入抗滑桩裂缝控制准则,在荷载结构计算法的基础上,用裂纹控制准则替代桩顶水平位移容许值进行抗滑桩设计验算,可最大限度地挖掘抗滑桩的抗滑潜力;推导基于K法的抗滑桩设计验算方法的计算公式,阐述裂纹控制荷载结构法的原理、计算和设计流程;以十堰天水国家高速公路K593+850-K594+070滑坡治理工程为案列,分析了抗滑桩桩顶的水平位移组成和影响因素,并比较了传统设计法与本文阐述方法的优缺点。结果表明:桩顶水平位移主要由锚固段岩土体变形引起,位移由岩土体刚度决定,与桩体设计参数无关,优化桩体设计参数仅能限制由桩身弹塑性变形引起的桩顶水平位移。