抗滑桩内力的监测与计算

抗滑桩已广泛应用于滑坡治理,但是对抗滑桩的监测研究还不够深入。通过测斜管监测抗滑桩的侧向位移,在文克勒弹性地基梁模型的基础上计算得到锚固段地层抗力,再运用力学平衡原理计算滑坡剩余下滑力值。对抗滑桩不同部位钢筋的受力进行监测,可求得各个截面处的弯矩。假设滑坡剩余下滑力的分布函数为一个二次多项式,由监测求得的滑坡剩余下滑力值和抗滑桩各截面弯矩,分析计算可得到该二次多项式。在求得抗滑桩所有作用力以后,就可以计算得到抗滑桩的弯矩和剪力分布图。与设计阶段采用的抗滑桩弯矩和剪力进行比较,就可以知道抗滑桩的抗滑效果,并为改进抗滑桩的设计提供依据。     

锚索抗滑桩工程的优化设计研究

锚索抗滑桩与普通抗滑桩相比,其受力状态更加合理。本文通过建立合理的计算模型和计算简图,推导出锚索在桩身任意位置的计算公式,并编制程序实现弯矩和应力的计算,确定出最优的锚固角和最优的锚索位置,可以有效减小抗滑桩的弯矩,更加充分的发挥锚索的作用。文中最后结合延安宝塔山滑坡治理,给出了实际应用结果。     

杆件有限单元法在抗滑桩设计中的应用研究

本文根据有限元理论和Winkler假设建立了用于求解抗滑单桩、预应力锚索抗滑桩和刚架抗滑桩三种型式抗滑桩力学模型，开发了相应的计算软件，并已应用在几个抗滑桩工程设计中。     

某滑坡抗滑桩治理效果监测分析

野水沟滑坡为忠县-武汉输气管道工程沿线上的一滑坡灾害点,采取了抗滑桩这一治理措施以保证管道的安全运行。为了确保施工期的安全和获取抗滑桩的内力分布数据并客观评价抗滑桩的工作状态,对滑坡体进行了长期的GPS地表位移和抗滑桩应力监测。通过建立单筋矩形截面受弯构件模型,给出了根据钢筋计监测数据计算抗滑桩弯矩的方法并提出了安全可靠度这一概念以定量判断抗滑桩的工作状态。对该滑坡地表位移及抗滑桩内力监测成果分析表明,抗滑桩目前处于安全状态,发挥了一定作用,治理工程取得了明显效果,抑制了滑坡的进一步变形。      

考虑竖向摩阻力的抗滑桩嵌固段内力计算

抗滑桩变形过程中产生的竖向摩阻力可以形成反力矩,有助于抵抗滑坡推力,现对竖向摩阻力对抗滑桩嵌固段内力及变形的影响进行研究。在弹性地基系数法K法和小变形假设的基础上,假定竖向摩阻力与桩岩相对位移成正比,建立考虑竖向摩阻力的抗滑桩受力模型及其挠曲变形微分方程,并推导其求解过程。通过马家沟Ⅰ号滑坡抗滑桩实例计算,分析了竖向摩阻力对抗滑桩内力及变形计算的影响。竖向摩阻力形成的反力矩能减小抗滑桩的变形及内力,对抗滑桩剪力的影响最大,水平位移次之,对弯矩影响最小。考虑竖向摩阻力的抗滑桩计算模型能改善目前抗滑桩设计中剪力计算过大的问题,使抗滑桩设计更为合理。     

基于土拱效应的改进抗滑桩最大桩间距计算模型

在目前抗滑桩工程中,抗滑桩布设参数的选取一般多依据工程经验确定,缺乏理论基础的支撑,过分偏于保守的设计会造成一定的投资浪费。根据对抗滑桩与滑坡体相互作用过程的分析,指出抗滑桩桩间土拱是土拱效应作用过程中的最后阶段,并对抗滑桩最大桩间距模型的理论基础进行了论证。在原有对抗滑桩桩间土拱效应研究的基础上,提出了基于土拱效应的改进抗滑桩最大桩间距计算模型。通过滑坡工程实例的对比研究发现,最大桩间距模型比原有计算模型具有更好的工程适用性,可为抗滑桩工程中抗滑桩间距的确定提供科学的依据。     

舟曲江顶崖滑坡抗滑桩桩身响应监测分析

目前复杂地质条件滑坡抗滑桩工作状态下的受力变形研究仍不够充分。为了研究江顶崖堆积体滑坡抗滑桩的桩身响应,在抗滑桩内布置弦式钢筋应力计和埋入式应变计,对抗滑桩进行长期桩身应力-应变监测,基于监测数据建立计算模型计算抗滑桩全桩弯矩,用有限元软件PLAXIS 3D建立模型对抗滑桩进行研究。结果表明:监测到的单根钢筋最大应力为112.5 MPa,远小于设计值,弦式应变计最大应变为34 με;建立的单筋矩形截面受弯构件计算模型较为可靠,可用于类似工程中;有限元软件计算所得弯矩小于设计弯矩,两者变化趋势相同;抗滑桩目前处于安全状态,滑坡治理效果显著。     

基于遗传算法的抗滑桩优化设计

抗滑桩由于其桩位布置灵活、施工比较方便、治理效果可靠,是滑坡治理工程中广泛采用的一种抗滑措施。一直以来抗滑桩设计都是沿用手工查表计算的方法,采用这种传统的抗滑桩设计方法不仅增加了工程师繁重的计算工作,而且很难实现优化设计。文章在对抗滑桩的工作机理进行分析的基础上,讨论了影响抗滑桩经济性的主要因素,以抗滑桩的截面宽、高和长度为基本要素,建立了抗滑桩优化设计的数学模型,并采用遗传算法进行求解。最后对一个工程实例用传统设计方法和优化设计方法所得的结果进行了比较,结果表明,对抗滑桩进行优化设计不仅能减轻工程设计人员的工作量,还可以在满足安全的条件下明显的降低工程费用,在滑坡治理工程中具有一定的实际意义。     

门架式双排抗滑桩的弹塑性模型与计算分析

门架式双排抗滑桩的计算模型大部分将桩排间岩土体视为弹性材料,而岩土体为弹塑性材料,使得抗滑桩内力、位移计算结果与实际情况相差较大。假设桩排间岩土体为弹塑性材料,提出一种弹塑性计算模型,该模型将桩排间岩土体看作线弹性单元和塑性单元的组合,根据结构力学知识、土的本构关系和数值分析方法建立一种计算前后排抗滑桩内力的计算方法。首先,由已知的桩顶位移,并结合结构力学位移法求出桩间土总应力。根据Lade-Duncan模型导出这两个单元的基本参数,然后,结合数值分析方法计算出抗滑桩的内力,最后,结合工程实例,运用ANSYS有限元软件进行计算分析,得出门架式双排抗滑桩的内力图。对比监测数据和弹性模型计算结果表明,弹塑性模型的计算结果比弹性模型更加接近监测值。     

参数变异性对抗滑桩锚固深度可靠度的影响分析

工程岩（土）体由于地质条件、取样及试验条件等的差异,其物理力学性质指标均表现出较强的变异性.在常规抗滑桩锚固深度计算方法的基础上,建立起抗滑桩锚固深度可靠度分析的计算模型.通过工程实例,分析了参数的变异性对抗滑桩锚固深度可靠度的影响.认为参数变异性对抗滑桩锚固深度可靠度影响明显,参数变异性越大,抗滑桩失效概率也越大,同时得出抗滑桩锚固深度的可靠度对岩土体内摩擦角φ、内聚力C及容重γ的变异性最为敏感.     

应用量纲分析法建立抗滑桩间距的计算模型

抗滑桩是滑坡防治中的一种主要工程措施。桩间距是抗滑桩工程中一个非常重要的参数,它不仅影响到滑坡治理效果,而且影响到工程造价,如何科学地确定桩间距？目前,工程界一般按照2～5倍桩宽度的经验公式来确定桩间距;理论方面,一些研究人员从桩-土之间相互作用力的关系入手进行了一些探讨与研究,获得了多种复杂的桩间距计算模型。应用量纲分析法,从影响桩间距的因素入手,建立了桩间距的计算模型,为研究桩间距的计算提供了另一种途径。     

基于M-P法的抗滑桩支护边坡稳定性分析

为评价采用抗滑桩支护后的边坡稳定性,从设计和验算两个角度着手,基于Morgenstern-Price（M-P）法建立了抗滑桩支护边坡的分析模型,进而得到了抗滑桩下滑力和边坡安全系数的表达式;通过引入自适应遗传优化算法,建立边坡稳定性分析优化模型,搜索采用抗滑桩支护边坡的非圆弧最危险滑动面;从确定安全系数求抗滑桩所受下滑力和确定抗滑桩抗力求边坡最小安全系数两种情况出发,探讨了抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。结果表明：该方法可搜索出更加符合实际情况的边坡非圆弧最危险滑动面,并且能够得到抗滑桩的下滑力或边坡的最小安全系数,相同条件下抗滑桩应设置在边坡中部较为适合,才能最大发挥抗滑桩的加固作用。     

抗滑桩内力计算“K”法的改进与应用

对传统的抗滑桩内力计算“K”法作了一些改进,如建立了滑动面上下统一的坐标系,将桩视为一个整体进行考虑,通过合理的假定,保证了桩身在滑动面处内力和位移的连续性,同时,采用名的MATLAB数学软件设计了“K”法的计算程序,适用于滑坡推力和桩前滑体抗力分布的各种形式以及抗滑桩为刚性桩和弹性桩的情况,实例计算结果表明,较之传统的查表法,该方法有效地提高了抗滑桩内力和位移计算速度和精度,同时可得到理想的可视化计算结果,有助于抗滑桩结构的优化设计。     

预应力锚索抗滑桩结构计算方法

预应力锚索抗滑桩作为一种实用有效的支挡工程措施已在地质灾害治理中得到广泛的应用.然而, 其设计与计算方法仍然是一个亟待深入研究的课题.这种技术是在抗滑桩的基础上发展起来的.相对于普通抗滑桩, 其受力状态更加合理. 从这种治理措施的地质与物理模型出发, 建立了其力学与数学模型, 并最终得到其内力分布的解析解, 为其结构设计奠定了基础.将双参数法引入到土抗力模数或地基系数的计算中, 并贯穿到整个结构计算中.分别按刚性桩和弹性桩2种物理模式, 将锚索视为弹性绞支座, 利用抗滑桩和锚索位移变形协调条件, 计算出锚索的设计拉力及桩身的内力分布.结合三峡库区秭归县水田坝乡下土地岭滑坡治理工程介绍了这种滑坡治理措施的应用, 并与原普通抗滑桩设计方案进行了技术与经济对比分析, 体现出这种抗滑结构的优越性.      

再论悬臂式抗滑桩合理桩间距的计算方法

为了进一步合理确定悬臂式抗滑桩桩间距,在对以往关于开挖边坡抗滑桩桩间距分析模型缺陷讨论的基础上,提出在抗滑桩桩后局部所形成的拱脚处,两侧土拱在此交汇形成的是倒梯形受压区。在计算确定悬臂式抗滑桩桩间距时,除满足桩间静力平衡条件、土拱跨中及拱脚处的强度条件等基本控制条件外,还需满足桩计算宽度条件、桩土变形协调条件等附加条件,得到了确定桩间净距的方程组,通过迭代试算可以求解。依托一工程实例,定量地说明了在其他因素不变的情况下,桩间净距随桩后土体黏聚力或内摩擦角的增大而非线性增大,且桩间净距受黏聚力的影响更为敏感,同时桩间净距随着桩后坡体推力的增大而呈非线性减小。所提出的方法除可用于黏性土外,还可用于无黏性土。     

悬臂抗滑桩加固边坡地震动力响应模型试验研究

为研究悬臂抗滑桩加固边坡的地震响应和抗滑桩桩身弯矩分布规律,利用北京工业大学结构实验室的大型振动台进行悬臂抗滑桩加固边坡模型的振动试验。在试验过程中,输入汶川地震重华镇波,记录边坡不同位置加速度的时程变化,并作对比分析,采集抗滑桩桩身的应变,用于分析桩身弯矩分布。结果表明,地震过程中边坡内部加速度自下而上逐渐放大,边坡顶部放大效果达到最大;悬臂抗滑桩的加固效应和桩间土体成拱作用使附近土体的动力响应受到限制;抗滑桩的嵌固端与悬臂部分分界面随着地震波的输入应变急剧增大,而悬臂部分随着高度增加应变减小,反映了悬臂抗滑桩弯矩的“凸”形分布规律。     

阻滑桩加固土坡稳定性分析的上限解法

从极限分析机动学方法出发,利用土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡的极限平衡状态方程,由此确定土坡的临界稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式.对于典型问题,通过与现有极限平衡解和有限元数值解的对比分析,验证了这种上限解法的合理性.进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩,利用极限分析上限定理建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧土压力,以此为土坡加固中阻滑桩设计提供依据.通过数值计算与分析探讨了阻滑桩加固位置的优化布置等问题.     

用石灰桩加固软弱地基

石灰桩作为一种技术可靠、经济快速的软弱地基加固方法已得到了广泛应用。本文介绍了武汉岩土力学研究所近一年来利用石灰桩处理软弱地基的成功经验。现场检测表明，对于单层和多层工业与民用建筑而言，采用石灰桩可以使软弱地基获得良好加固且满足设计要求。文中还对石灰桩的加固机理进行了简要分析。     

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。     

边坡土体侧移模式对抗滑桩影响分析

在开挖、降雨或地震等外部因素作用下,边坡土体很容易进入局部或瞬态大变形乃至失稳滑动,使抗滑桩产生附加位移及弯矩。基于两阶段分析方法,采用Winkler模型模拟抗滑单桩与土之间的相互作用,建立单桩水平位移控制方程组,根据内力与位移的连续条件得到考虑不同土体侧移模式下求解桩身响应的矩阵解析表达式,并采用现场监测数据及Poulos弹性理论进行验证,证明该方法是合理可行的,并通过参数分析土体侧移对抗滑桩水平承载性状的影响程度。分析结果表明,土体侧移模式包括最大侧移值、分布形状及重心、侧移势等,对抗滑桩的挠度和弯矩均有显著影响,在工程设计中应予以充分重视。