预应力锚索桩作用机理的研究

论文摘要

滑坡是一种多发且易造成极大危害的地质灾害,我国是滑坡灾害高发的国家,因此,对滑坡防治的研究具有重要的现实意义。目前关于滑坡防治措施的研究已取得了很大成就,其中抗滑桩的应用最为广泛。预应力锚索抗滑桩是一种新型支挡结构,相对于普通抗滑桩,其受力状态更加合理；尤其是与挡土板结合使用,形成锚索桩板墙,对治理破碎岩土体滑坡更加有效,所以出现后就得到了广泛的应用；但是对于锚索桩的设计计算大都采用的是弹性地基系数和单参数相结合的方法。由于单参数法的局限性,导致桩的结构设计不能很好地与实际工作环境相吻合,同时其设计理论的研究缺乏相应的规范指导,仍存在一些亟待解决的问题。本文以西岭雪山登山道某边坡为例,从锚索桩的物理模型出发,建立了相应的力学与数学模型,引入有限差分法,结合双参数法得出锚索桩位移的分析解,进而得出桩身内力,为桩的结构设计奠定了基础,为锚索桩的工程应用提供了一定的参考价值。首先,综合前人研究成果,对抗滑桩治理滑坡的相关理论进行了简要论述,包括抗滑桩研究现状、滑坡推力的计算与分布机理、桩与土体的相互作用机理和桩间距的确定、锚索拉力的确定等。其次,引入有限差分法与双参数法,考虑桩底的几种约束情况,推导了锚索桩内力与位移计算方法。运用MATLAB软件编制了易于实现的可视化程序,并通过实例验证了程序的可行性。在此基础上研究分析了地基系数法中双参数对桩内力与位移的敏感程度,指出在用双参数法对锚索桩进行计算分析时,地基系数的选择要慎重考虑,有条件的可以做现场试桩加荷试验或动力触探击数来确定岩土体的地基系数,这样才可以很好的使桩顶位移和桩身内力及其作用位置的计算结果与实测值相吻合。最后,结合工程实例,运用编制的MATLAB计算程序把本文介绍的方法和设计理论付诸于实践。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 本课题研究现状
• 1.2.1 锚索桩国外研究现状
• 1.2.2 锚索桩国内研究现状
• 1.3 现有研究方法存在的问题
• 1.4 本文研究思路及主要内容
• 第二章 滑坡防治工程体系简介
• 2.1 滑坡的主要类型
• 2.2 影响滑坡稳定性的主要因素
• 2.3 破碎岩体边坡破坏机理
• 2.4 现有滑坡的防治措施简介
• 2.5 预应力锚索抗滑桩及其研究现状
• 2.6 本章小结
• 第三章 关于预应力锚索抗滑桩几个问题的探讨
• 3.1 滑坡推力的计算与分布
• 3.1.1 滑坡推力的计算
• 3.1.2 滑坡推力的分布形式
• 3.2 锚索预应力值的确定问题
• 3.3 桩间距的确定
• 3.4 实例分析滑坡推力分布形式对桩身内力变化的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 锚索抗滑桩设计计算理论
• 4.1 概述
• 4.2 现有抗滑桩设计计算理论
• 4.2.1 普通抗滑桩设计计算理论
• 4.2.2 预应力锚索抗滑桩设计计算理论
• 4.3 预应力锚索桩设计计算的有限差分法
• 4.3.1 基本假定
• 4.3.2 弹性桩与刚性桩的区分
• 4.3.3 基本原理及桩身内力计算过程
• 4.4 程序算例验证
• 4.5 普通桩与锚索桩的受力变形研究
• 4.6 不同地基参数下桩身内力的变形趋势研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 锚索抗滑桩的工程应用
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 地形地貌
• 5.1.2 工程地质条件
• 5.1.3 滑坡区水文地质条件
• 5.1.4 气象
• 5.1.5 场地地震效应
• 5.2 滑坡分析
• 5.2.1 滑坡的形态特征
• 5.2.2 滑坡形成条件及影响因素分析
• 5.3 滑坡推力的计算
• 5.4 锚索抗滑桩的内力设计计算
• 5.4.1 计算相应参数的确定
• 5.4.2 锚索桩桩身受力变形计算
• 5.5 锚索桩的结构设计
• 5.6 本章小结
• 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目