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双排埋入式抗滑桩工作机理分析与研究

2020-12-08阅读(1023)

双排埋入式抗滑桩工作机理分析与研究

论文摘要

在重庆地区防治大中型滑坡的抗滑支挡结构中,钢筋混凝土悬臂式抗滑桩和埋入式抗滑桩是最常见和具有重庆特色的两种滑坡治理工程技术,后者是新兴的经济实用的抗滑技术,在重庆某些大型土质滑坡治理工程中特别适用。与悬臂式抗滑桩相比较,埋入式抗滑桩所受的弯矩小,桩身耗材少,大大改善了桩的受力性能,降低了工程造价。对于存在一个明确滑动面且工程地质条件满足设置埋入式抗滑桩的滑坡,当下滑推力较大时,若只设置一排抗滑桩则需很大截面和桩长,导致成本偏高或支挡结构受力不合理,这时可考虑采用双排或多排埋入式抗滑桩进行治理的场合。目前针对双排或多排埋入式抗滑桩的研究还处于探索阶段,还没有成熟的基础理论和实用设计方法,人们对其工作机理也不甚清楚。本文准备就双排埋入式抗滑桩的工作机理和适用设计方法进行了研究。①从设计角度提出了清晰的埋入式抗滑桩设计思路,总结出埋入式抗滑桩设计的适用条件、基本定义、控制条件和保证措施;针对埋入式抗滑桩设计中的几个问题:悬臂段、嵌固段、桩间距、计算宽度、桩的截面形状和土拱效应进行了探讨,获得了较为实用的结论;②对滑坡推力在双排埋入式抗滑桩前后排桩的分配模式进行了理论推导,得到了有用的结论;③利用数值模拟的方法得到不同桩排距情况下前后排桩受力和变形特征,对土体抗剪强度、嵌固段长度、悬臂段长度、推力荷载对内力分配的影响进行了深入的研究,从而为相关的具体工程的设计提供依据;④分别针对按“矩阵方式”和“梅花型方式”布置的双排埋入式抗滑桩,研究了前后排抗滑桩受力分配模式和相应的起拱效应,对“桩间距”和“桩排距”两个重要排布参数进行了理论研究,获得了实用的结论;⑤提出对双排埋入式抗滑桩桩排距、桩间距和布置方式的设计建议。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 课题的提出、目的及意义
  • 1.2 抗滑桩的分类及埋入式抗滑桩的基本概念
  • 1.3 抗滑桩研究与设计的发展概况
  • 1.3.1 抗滑桩研究的国内外发展现状
  • 1.3.2 抗滑桩布置方式的研究现状
  • 1.3.3 常用抗滑桩设计方法
  • 1.4 埋入式抗滑桩研究与设计存在的问题
  • 1.5 本文的研究内容
  • 2 埋入式抗滑桩计算方法的研究
  • 2.1 计算方法的总结
  • 2.2 埋入式抗滑桩滑动控制条件
  • 2.3 埋入式抗滑桩悬臂段的研究
  • 2.3.1 埋入式抗滑桩悬臂段受力计算简式的假定与技术要求
  • 2.3.2 计算简式的建立
  • 2.3.3 埋入式抗滑桩悬臂段长度的控制条件
  • 2.4 嵌固段的计算
  • 2.4.1 经验法
  • 2.4.2 极限地基反力法
  • 2.4.3 地基系数法
  • 2.4.4 数值模拟法
  • 2.5 埋入式抗滑桩间距和截面尺寸的选择
  • 2.6 土拱效应研究
  • 2.7 计算宽度的确定
  • 3 双排埋入式抗滑桩的研究
  • 3.1 双排桩的研究概况
  • 3.1.1 双排桩深基坑支护结构研究现状
  • 3.1.2 滑坡治理中桩布置方式的研究现状
  • 3.2 抗滑桩结构形式的类型
  • 3.3 双排埋入式抗滑桩滑动控制条件的限制
  • 3.4 双排埋入式抗滑桩力分配模式的研究
  • 3.4.1 矩阵方式布置的埋入式抗滑桩各排承受推力的确定
  • 3.4.2 双排埋入式桩滑坡推力分布形式分析
  • 3.4.3 算例分析
  • 3.5 双排埋入式抗滑桩土拱的力学分析
  • 3.5.1 土拱计算基本原理
  • 3.5.2 双排埋入式抗滑桩土拱传力分析
  • 3.5.3 双排埋入式抗滑桩最大桩间距的研究
  • 3.5.4 桩排距分析
  • 4 双排埋入式抗滑桩有限元数值模拟分析
  • 4.1 有限元数值分析过程与步骤
  • 4.1.1 分析的可行性
  • 4.1.2 分析的目的和方案
  • 4.1.3 分析采用的岩、土、桩的物理力学参数
  • 4.1.4 几何模型以及单元划分、边界条件和加载
  • 4.2 有限元数值分析结果
  • 4.2.1 桩身受力分布规律研究
  • 4.2.2 桩排距对抗滑桩内力的影响分布
  • 4.2.3 悬臂段长度对抗滑桩内力的影响
  • 4.2.4 嵌固段长度对抗滑桩内力的影响
  • 4.2.5 与双排悬臂式抗滑桩的比较
  • 4.3 水平推力荷载不同对内力分配的影响
  • 4.4 桩间土抗剪强度对内力分配的影响
  • 4.5 本章小结
  • 5 埋入式抗滑桩布置方式的研究
  • 5.1 有限元数值分析过程与步骤
  • 5.1.1 分析采用的岩、土、桩的物理力学参数
  • 5.1.2 几何模型以及单元划分、边界条件和加载
  • 5.2 有限元数值分析结果
  • 5.2.1 应力分布研究
  • 5.2.2 内力分配的研究
  • 5.3 桩间距对前后排桩内力分配的影响
  • 5.4 本章小结
  • 6 双排埋入式抗滑桩土拱效应分析
  • 6.1 土拱效应的形成机制
  • 6.2 土拱的研究
  • 6.2.1 土拱的分类
  • 6.2.2 土拱与拱结构的区别
  • 6.3 滑坡推力荷载对土拱效应的影响
  • 6.4 不同布置方式对埋入式抗滑桩桩周土拱效应的影响
  • 6.5 本章小结
  • 7 结论和建议
  • 7.1 结论
  • 7.2 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

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