钢筋混凝土框架梁预应力锚索结构在高边坡工程中的应用

论文摘要

随着我国基础建设的飞速发展，在国防、交通运输、水利、矿山开采等建设领域，都会遇到大量的高陡边坡治理问题。确保高陡边坡在施工和运营过程中的安全和稳定，对于整个建设工程的顺利开展和应用具有非常重要的意义。本文基于一项实际边坡治理工程所存在的安全隐患，运用岩土力学与数值模拟相结合的理论和方法，对边坡的变形破坏机理及其稳定性进行分析并提出了确保边坡长期稳定的支护措施。支护措施以框架预应力锚索结构为主。主要研究内容和取得的成果如下：（1）综合分析了钢筋混凝土框架梁预应力锚索结构在国内外的应用现状和研究现状，深入研究了框架预应力锚索的工作机理以及计算理论的内容和进展，并对其各个阶段所做的工作进行了分析和总结。（2）本论文以山西成家庄煤矿生活区联合建筑后边坡为研究对象，对由此引起的边坡局部滑塌原因、破坏形态以及变形破坏机理进行分析。经综合研究，确定边坡的加固方案，采用框架预应力锚索结构来进行加固。（3）通过FLAC3D软件，建立了由土体单元、梁结构单元和锚索结构单元相组合的有限差分法分析模型。对边坡加固前后的变形机理进行了数值模拟，并探讨了应力和位移分布规律，从而验证了框架预应力锚索结构对边坡体加固的可行性；结合强度折减法理论和数值分析方法，分别计算出边坡在初始应力状态下的安全系数和潜在滑移面以及坡体加固后的安全系数和潜在滑移面。经分析比较，加固后的坡体已达到稳定状态。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究背景
• 1.3 钢筋混凝土框架预应力锚索结构国内外应用现状
• 1.3.1 国外的应用现状
• 1.3.2 国内的应用现状
• 1.4 钢筋混凝土框架预应力锚索结构国内外研究现状
• 1.4.1 设计计算理论
• 1.4.2 数值模拟理论分析
• 1.4.3 对钢筋混凝土预应力锚索框架结构的试验研究
• 1.5 本文的研究内容
• 1.6 工作方法和技术路线
• 1.6.1 工作方法
• 1.6.2 技术路线图
• 第2章 框架预应力锚索结构作用机理
• 2.1 概述
• 2.1.1 钢筋混凝土框架预应力锚索的结构组成
• 2.1.2 预应力锚索的结构组成和特点
• 2.1.3 钢筋混凝土框架预应力锚索结构的特点
• 2.2 框架预应力锚索结构作用于坡体上的加固机理分析
• 2.2.1 坡体与加固支档结构相互作用机制
• 2.2.2 框架预应力锚索结构加固边坡的作用机理
• 2.3 框架梁与岩土体的相互作用机理
• 2.4 预应力锚索与锚固段内灌浆材料的相互作用机理
• 2.4.1 锚索与灌浆材料体之间的作用机理
• 2.4.2 砂浆与锚索之间锚固力的计算
• 2.4.3 锚索极限抗拔力及抗拔机理
• 2.5 灌浆材料与周围岩土体之间相互作用机理
• 2.5.1 灌浆材料与周围岩土体之间作用机理
• 2.5.2 灌浆材料与孔壁岩土之间的锚固力
• 2.6 本章小结
• 第3章 框架预应力锚索结构设计计算基础理论
• 3.1 概述
• 3.2 调整倒梁法
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 计算方法
• 3.3 单根梁内力计算的弹性地基梁的解析法
• 3.4 忽略横梁作用的 Winkler 地基梁法
• 3.4.1 基本假定
• 3.4.2 计算方法
• 3.5 弹性地基框架结构对称简化法
• 3.5.1 基本假定
• 3.5.2 计算方法
• 3.6 弹性地基框架有限差分法
• 3.6.1 理论依据
• 3.6.2 基本假设
• 3.6.3 计算方法
• 3.7 链杆法
• 3.8 小结
• 第4章 框架预应力锚索结构在工程中的应用分析
• 4.1 概述
• 4.2 工程概况
• 4.2.1 地形地貌
• 4.2.2 气象
• 4.2.3 降水量与蒸发量
• 4.2.4 工程综述
• 4.2.5 地质状况
• 4.2.6 地质构造
• 4.3 边坡支护设计
• 4.4 支护结构局部破坏原因分析与处理
• 4.4.1 支护结构局部破坏过程及特点
• 4.4.2 锚杆喷射混凝土支护结构局部破坏原因分析
• 4.5 边坡加固方案
• 4.6 框架预应力锚索结构的施工过程工艺和施工方法
• 4.6.1 框架预应力锚索结构施工工艺
• 4.6.2 框架预应力锚索结构施工方法
• 4.7 框架预应力锚索结构加固边坡后所带来的效应
• 4.8 小结
• 第5章 利用 FLAC3D 对成家庄煤矿生活区后山加固的数值分析
• 5.1 概述
• 5.2 FLAC3D 软件的介绍
• 5.3 FLAC3D 的主要特点
• 5.3.1 FLAC3D 的使用特征
• 5.3.2 FLAC3D 的计算特征
• 5.3.3 FLAC3D 的求解流程
• 5.3.4 FLAC3D 存在的不足
• 5.4 FLAC3D 软件对成家庄煤矿生活区后山边坡数值分析
• 5.4.1 差分网格建模
• 5.4.2 本构模型的选择
• 5.4.3 材料参数的选取
• 5.4.4 边界条件设置
• 5.4.5 结构单元的选取
• 5.4.6 数值模拟结果与分析
• 5.4.7 边坡安全系数的求解和滑移面的确定
• 5.5 总结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢