寒區(qū)框架錨桿邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的凍脹效應(yīng)計(jì)算方法及試驗(yàn)研究.pdf

1、框架錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)目前已較為廣泛地應(yīng)用于邊坡加固工程中，并取得了良好的工程效果，然而針對(duì)其在凍土地區(qū)的研究卻十分匱乏。本文針對(duì)框架錨桿支護(hù)凍土邊坡現(xiàn)有計(jì)算理論比較欠缺的問題，采用理論研究與模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)凍脹作用下框架錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的變化規(guī)律進(jìn)行分析。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）基于溫克爾彈性地基理論，建立了凍脹作用下框架錨桿邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，考慮到坡后土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形的特點(diǎn)，將土體的凍脹位移視為

2、自由凍脹和框架錨桿結(jié)構(gòu)約束凍脹兩部分的疊加，給出了凍脹力的計(jì)算表達(dá)式，并采用有限差分法推導(dǎo)了凍脹作用下框架柱位移和內(nèi)力的計(jì)算公式，并編制了相應(yīng)的Matlab計(jì)算程序。
　?。?）結(jié)合工程算例，對(duì)考慮凍脹作用與不考慮凍脹作用兩種情況下框架錨桿結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的分布規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比分析，分析結(jié)果表明：考慮凍脹作用后，框架柱最大位移可增大4.5倍，最大彎矩可增大6倍，最大剪力可增大4.2倍，錨桿最大拉力可增大6.8倍。由此可見，考慮凍脹作用

3、會(huì)使邊坡上框架錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力更為不利，在寒區(qū)邊坡支護(hù)工程的初始設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮凍脹力的影響并預(yù)留足夠的安全度。
　?。?）考慮凍脹作用的影響，利用計(jì)算程序?qū)こ趟憷M(jìn)行計(jì)算，分別對(duì)土體凍結(jié)深度、立柱抗彎剛度以及錨桿豎向間距對(duì)框架錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的影響規(guī)律進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明：土體凍結(jié)深度和錨桿豎向間距對(duì)框架錨桿結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的影響十分明顯，而立柱抗彎剛度的影響則較小。
　　（4）通過模型試驗(yàn)得到了在相同的溫度和

4、土質(zhì)條件下，不同的土體初始含水率對(duì)應(yīng)的凍結(jié)完成時(shí)刻沿坡面不同高度處的凍脹力、框架柱位移以及錨桿拉力的分布情況。分析結(jié)果表明：當(dāng)溫度條件和土質(zhì)條件一定時(shí)，土體的初始含水率越大，凍脹性就越強(qiáng)，凍結(jié)完成時(shí)刻土體的凍脹力就越大。與此同時(shí)，框架柱和錨桿的變形也隨著土體初始含水率的增大而增大。
　?。?）通過將本文計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析得出：盡管框架柱位移、彎矩、剪力以及錨桿拉力的計(jì)算值與試驗(yàn)值存在一定的差異，但分布規(guī)律及變化趨勢(shì)