錨拉抗滑樁設(shè)計計算理論和試驗研究.pdf

1、抗滑樁尤其是錨拉抗滑樁是處治大型滑坡行之有效的支擋結(jié)構(gòu)。而錨拉抗滑樁作為一種新的抗滑支擋結(jié)構(gòu)，其設(shè)計計算理論遠滯后于工程應(yīng)用，加強對樁錨抗滑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論和試驗研究，具有重要的理論和實際意義。為此，本文結(jié)合教育部博士點基金(20050532021)、交通部西部項目(200631880237)和湖南省建設(shè)科技項目(2006012)，通過室內(nèi)模型試驗和理論分析較系統(tǒng)地研究了錨桿、普通抗滑樁和錨拉抗滑樁的受力和承載特性，主要研究工作和成

2、果如下： (1)考慮錨桿錨固段周圍土體在較大拉拔力作用下有一部分可能進入塑性狀態(tài)的情形，采用三折線模型模擬土體的剪切應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，基于剪切位移法研究了錨桿錨固段荷載傳遞機理和承載特性，導(dǎo)出了相應(yīng)的彈性極限荷載和塑性極限荷載計算公式，并得到了錨固段剪應(yīng)力和軸力計算公式。將所得公式分別應(yīng)用于拉力型和壓力型錨桿的受力分析，獲得了一些可供工程設(shè)計參考的有益的結(jié)論。 (2)針對抗滑樁設(shè)置后邊坡最危險滑動面有可能發(fā)生變化的情形，以邊

3、坡最小穩(wěn)定安全系數(shù)作為目標函數(shù)，基于自適應(yīng)遺傳算法(AGA)提出了抗滑樁支護邊坡任意滑動面全局優(yōu)化搜索算法，并編制計算程序。算例計算結(jié)果對于普通邊坡所得滑動面和穩(wěn)定安全系數(shù)，與已有結(jié)果較為接近，表明本文提出的算法可行；進一步對普通邊坡和抗滑樁加固邊坡的計算表明，由于抗滑樁的設(shè)置邊坡最危險滑動面會發(fā)生變化。 (3)引入半解析半數(shù)值的加權(quán)殘值法，采用適應(yīng)性較廣的B樣條函數(shù)作為試函數(shù)，提出了一種計算抗滑樁內(nèi)力的新方法，得到了計算抗滑樁

4、內(nèi)力位移的加權(quán)殘值解，編制了計算程序。此方法對抗滑樁全樁內(nèi)力統(tǒng)一計算求解，克服了已有方法將抗滑樁分推力段和錨固段分別進行計算的缺陷，且樁周土地基系數(shù)可采用雙參數(shù)法表示。將提出的方法應(yīng)用于驗證算例和計算實例，結(jié)果表明對于雙參數(shù)地基加權(quán)殘值解效果良好；同時針對抗滑樁加固后邊坡最危險滑動面變化的情形，根據(jù)抗滑樁加固前和加固后搜索到的滑面分別對抗滑樁內(nèi)力進行計算，結(jié)果表明兩者差別較大，若不考慮滑動面位置變化對抗滑樁進行設(shè)計是不合理的。

5、(4)總結(jié)并改進已有錨拉抗滑樁錨索設(shè)計拉力和預(yù)應(yīng)力計算方法，將加權(quán)殘值法引入到錨拉抗滑樁的計算，針對錨索作用于樁身的三種不同情形，考慮錨索與樁身的位移協(xié)調(diào)，提出基于加權(quán)殘值法錨拉抗滑樁內(nèi)力位移計算新方法。詳細探討預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁計算過程，編制了計算程序。實例分析表明計算結(jié)果與已有結(jié)果吻合較好且計算效率高，提出的算法可行；進一步計算表明隨著錨索設(shè)計拉力的增大，樁身的最大剪力值減小，最大負彎矩增大，最大正彎矩減小。采用樁身最大正負彎矩大致相

6、等的方法(方法五)進行設(shè)計，所得彎矩最利于樁身配筋，但其施工難度可能增大，對于具體實例需綜合比較各種因素采用合適設(shè)計方法。 (5)自行設(shè)計并完成了普通抗滑樁和錨拉抗滑樁室內(nèi)模型試驗，獲得了一系列試驗數(shù)據(jù)，研究了土坡中抗滑樁滑坡推力、樁前土體抗力及樁身內(nèi)力等分布規(guī)律，并利用加權(quán)殘值法對模型試驗中抗滑樁和錨拉抗滑樁進行計算，結(jié)果表明加權(quán)殘值法計算值與試驗實測值吻合良好，從試驗上驗證了本文提出的基于加權(quán)殘值法計算抗滑樁和錨拉抗滑樁算法