预应力锚杆格构梁的受力机理及设计方法研究

论文摘要

预应力锚杆与钢筋混凝土格构梁复合结构是一种将格构梁与锚固工程相结合形成的一种新型的支挡结构。由于钢筋混凝土格构梁与坡面接触面积较大,而与格构梁相连接的预应力锚杆的深层加固效果很好,二者结合,使得预应力锚杆格构梁既可保证深层的加固又可兼作浅层护坡。预应力锚杆格构梁与传统的挡土墙等加固方法相比,属于一种主动加固方法,它通过钢筋混凝土格构梁将锚杆巨大的锚固力传递给坡体,以改善坡体的应力状态,充分发挥滑体的自稳能力。但这种复合结构的受力分析较为复杂,设计计算现今没有相关的规范做出统一规定,一般都采用经验类比法或者借用锚杆的设计方法。没有考虑格构梁与锚杆作为一个整体在结构设计上的相互协调、影响,更没有考虑施工工序和锚杆格构梁的实际受力条件。鉴于预应力锚杆格构梁在工程中的大量应用,本文对其受力机理及设计计算方法进行了探讨。文中首先介绍了预应力锚杆格构梁的发展概况及其工程应用,进而根据现有的工程实践经验,分析了预应力锚杆格构梁的作用机理,探讨了格构梁的几种计算模型及锚杆的设计计算方法。在总结以上设计计算经验的基础上,应用预应力锚杆格构梁的支挡方案对某厂区的边坡工程进行加固设计。然后利用有限元计算软件MIDAS/GTS进行数值模拟分析,建立边坡土体、预应力锚杆和格构梁的三维数值计算模型,分析边坡在预应力锚杆和格构梁复合结构防护下边坡的整体稳定性、岩体的位移、岩体的应力应变、格构梁的受力状态等规律,与理论计算的设计结果进行对比,提出了预应力锚杆与现浇钢筋混凝土格构梁作为相互关联的整体结构的设计计算方法,进而优化预应力锚杆格构梁应用于边坡稳固中的设计,以期为此类工程提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及研究意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.2.1 预应力锚杆的发展概况
• 1.2.2 预应力锚杆格构梁的发展及应用
• 1.2.3 目前预应力锚杆格构梁在应用中存在的问题
• 1.2.4 本文研究的主要内容及技术路线
• 第2章 预应力锚杆格构梁的主要特点及其适用条件
• 2.1 预应力锚杆格构梁的主要特点
• 2.1.1 预应力锚杆格构梁加固边坡的优点
• 2.2 预应力锚杆格构梁的适用原则
• 第3章 预应力锚杆格构梁的受力机理及计算方法
• 3.1 引言
• 3.2 预应力锚杆格构梁的受力状态分析
• 3.2.1 预应力锚杆格构梁加固边坡的作用机理
• 3.2.2 预应力锚杆格构梁各阶段的受力分析
• 3.3 格构梁内力的计算模型
• 3.3.1 文克尔（E.Winkler）模型
• 3.3.2 弹性半空间地基模型
• 3.3.3 双参数地基模型
• 3.3.4 黏弹性地基模型
• 3.4 锚杆的设计计算方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 预应力锚杆格构梁的结构设计计算
• 4.1 预应力锚杆格构梁挡墙设计的基本原则
• 4.2 预应力锚杆格构梁在工程中的应用
• 4.2.1 工程概况
• 4.2.2 场地工程地质条件
• 4.2.3 设计方案简介
• 4.2.4 锚杆的设计
• 4.2.5 格构梁的设计
• 4.2.6 设计计算模型中各参数的确定以及其影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 预应力锚杆格构梁有限元数值模拟分析
• 5.1 有限元的发展
• 5.2 程序简介
• 5.2.1 强度折减法
• 5.2.2 边坡稳定分析
• 5.3 计算模型概述
• 5.3.1 边坡模型
• 5.3.2 格构梁、基础桩、锚杆模型
• 5.4 计算方案
• 5.5 荷载及边界条件
• 5.6 计算结果分析
• 5.6.1 边坡整体稳定性分析
• 5.6.2 边坡位移
• 5.6.3 梁的受力分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 未来工作的展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢