基于有限差分原理的预应力锚索抗滑桩改进计算方法

针对现有预应力锚索抗滑桩计算模型及其相应计算理论存在的问题,基于有限差分法的原理,提出了改进的锚索桩计算模型并进行了详细的理论推导。根据实际的施工和受力过程,该模型包括预应力施加和滑坡推力作用两个阶段,通过滑坡推力分布形式的改进和桩锚协调变形方程的修正来真实反映预应力锚索抗滑桩的主动式受力特点。同时利用Matlab编制成相应的计算程序进行算例验证,并同目前普遍采用的计算理论进行对比分析。结果表明,该改进计算方法及其相应的计算程序充分考虑了预应力施加这一锚索桩特有的过程所带来的影响,且在计算中不必将锚索拉力等效为在桩顶处施加的剪力和弯矩。另外还可对桩前滑面以上存在任意厚度滑体和任意复杂地基条件的情况进行合理地设计计算,相对于目前已有的计算理论,该改进方法更加合理、可靠。     

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。      

抗滑桩加固边坡稳定性影响因素的参数分析

抗滑桩加固是滑坡治理的常用方法。本文采用强度折减有限元法分析了影响抗滑桩加固边坡稳定性的若干因素,计算了边坡抗滑桩在坡顶分级堆载过程中的桩身弯矩、剪力、位移和边坡安全系数,揭示了桩位、桩长等因素对抗滑桩加固边坡稳定状态的影响规律,获得了最优桩位及临界桩长等抗滑桩优化设计要素,为排桩的优化设计提供参考依据。并对抗滑桩在坡顶分级堆载下的桩身受力、变形特性及规律进行了分析。发现桩头水平位移在坡顶分级堆载下以指数函数形式发展,并建立了变形预测数学模型,为桩身变形控制提供了参考依据。     

双排抗滑桩在三种典型滑坡的计算与受力规律分析

传统的抗滑桩计算方法存在很多问题,特别是双排抗滑桩更加无法计算,不能计算出作用在双排抗滑桩上的抗力和推力的分布规律,往往是凭借主观经验分析解决,常常会造成不合理的浪费。采用强度折减的有限元法,讨论了两排桩在3种不同类型滑坡中,在不同的折减系数下随排距的变化,两排桩的桩前抗力、桩后推力、实际承担推力等的变化规律,得出了一系列关于双排桩合理受力与设桩位置的建议。由于讨论了不同类型的情况,所以结论具有普遍性,能为工程设计提供依据。     

土质边坡中部与顶部抗滑桩动力响应和边坡变形比较

地震作用及其诱发的变形或滑坡常会使抗滑桩受力发生显著变化,为此,研究了地震作用下不同加固位置的抗滑桩的动力响应和边坡变形情况.试验分析表明:中桩位边坡坡顶变形比高桩位边坡坡顶变形大,但中桩位边坡坡脚堆积变形比高桩位边坡坡脚变形较小;在同样条件下中桩位抗滑桩的静力、动力弯矩小于高桩位抗滑桩相应位置的弯矩;地震结束后由于坡体震动残余变形较大,抗滑桩最终承担着震后残余弯矩,但高桩位抗滑桩的承载能力在震后仍然发挥较大.研究结果表明:高桩位加固位置可以有效发挥抗滑桩的抗弯承载能力,但中桩位可以有效抑制坡底坡脚变形.     

泥质软岩地基水平抗力系数研究

通过室内水平静载试验和数值模拟对泥质软岩地基水平抗力系数的比例系数m进行研究,给出m值参考值,并讨论了影响地基岩土m值的因素,研究结果表明：试验所用的南宁盆地第三系泥岩m值取值范围为17～35 MN/m4,桩径大时取小值,埋深大时取大值;用ANSYS模拟水平静载试验,计算出的m值与室内试验值十分接近,可为今后数值计算m值提供参考。经分析m值的影响因素后认为适当增加桩的埋深、控制岩土含水率及提高混凝土的浇灌质量等可以提高m值     

考虑土体应变软化特性的滑坡抗滑桩设计推力研究

传统剩余推力方法的基本假设仅适用于理想塑性材料或应变硬化材料,对具有应变软化特性的坡体其适用性受到限制。基于土体的应变软化性质,探讨了其剪应变和抗剪能力的对应关系。通过引入条块底部的应变协调方程,对滑坡条块推力计算方法进行改进,提出了考虑应变软化特性的滑坡抗滑桩设计推力计算新方法。实例分析表明,改进的方法计算得到的滑坡当前稳定性系数介于分别取峰值强度和残余强度所获的结果之间;所得的抗滑桩设计推力值相较残余强度算得的值小,较峰值强度算得的值大,介于两者之间;能考虑土体应变软化特性的设计推力计算是依据滑坡当前状态进行,既能够起到及时遏制滑坡进一步发展的作用,又比较符合坡体实际情况。     

桩前开挖时抗滑桩的随机m法计算研究

本文对桩前土体需要开挖的m法的定值法和可靠度法给出了详细的计算过程和公式。由于滑坡和稳定体常为碎石土和风化的软岩,本文首次提出用旁压试验数据计算得到的m值对相关范围(土性的自相关性)进行研究和计算。随机m法中混凝土的抗力项R在各行业结构设计规范中已成熟应用。而作用效应项S,特别是抗滑桩桩前需要开挖时的情形,需要研究。本文以通常的定值m法为基础,将定值m法的解用显式的幂级数加以表达,对桩前开挖土体情况下的随机m法给出了计算公式和计算过程。     

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。     

多排抗滑桩设计中的推力分担比模拟

山区铁路修建过程中,大型滑坡常采用多排抗滑桩的工程措施进行加固治理。目前常规的计算方法无法准确计算出作用在每排抗滑桩上的推力大小以及分担比。以ANSYS大型数值有限元软件为手段,以六沾线曹家山滑坡为研究对象。通过进行数值计算的方式得到作用在每排抗滑桩上的推力大小,并统计出相应每排桩所承担的滑坡下滑推力比,该方法为抗滑桩的最终结构计算提供更为科学、合理的依据,从而避免了原方法存在的种种局限性,为多排抗滑桩的设计提供了一种行之有效的解决办法。