路堤（肩）式预应力锚索桩板墙结构设计理论及工程应用研究

论文摘要

预应力锚索桩板墙是近二十年来应用于陡坡高路堤的一种轻型支挡结构，至今已在岩土工程领域获得较快发展，并显示了其安全可靠，经济适用等特点，越来越被广大工程技术人员所接受，并成功应用于多处铁路、公路以及其它支挡工程中。但到目前为止，仍然没有公认且成熟的设计计算方法，包括结构的内力计算、土压力分布与大小、锚索-桩-填土相互作用机理、合理的施工技术等一系列基础理论和施工工艺问题都没有得到较好解决，理论研究远远滞后于工程应用。本文以国际大通道昆明至曼谷某高速公路一处高路堤锚索桩板墙试验工程作为试验工点，通过现场全面的测试工作，对作用于桩、板上的土压力采用了土压力盒、测力计、钢筋应力计等多种方法进行了测试，同时对桩、板的钢筋应力进行了测试，对锚索预应力进行了观测，还采用测斜仪与全站仪对桩身位移进行了观测，获得了大量详实的测试资料。本文在对现场测试资料进行分析、归纳、提炼的基础上，升华到理论上，在以下诸多方面取得了较大进展，本论文的研究成果为尽快建立设计和施工规范提供了充实的技术资料和科学依据。 采用条带极限平衡理论，对路堤填方粘性土土压力计算方法进行了探讨。 采用块体极限平衡理论，根据摩擦加筋原理，对土工格栅减小高路堤填方支挡结构物上的土压力的原理进行了详细探讨，提出了相应的公式。并对加设土工格栅后填料强度的提高采用了“准粘聚力”概念来模拟，并提出了相应的计算公式。 利用极限平衡理论，对路肩式（预应力锚索）桩板墙是否按“土拱效应”的土压力进行设计作了探讨，认为对于该类结构，是不能按“土拱效应”的土压力进行设计的，否则由于板上土压力太小，是十分危险的。 对各种边界条件及地面汽车荷载作用下的土压力计算方法进行了归类，后者以按弹性理论方法确定为妥。 利用变形协调条件，对埋深相对较大的预应力锚索桩板墙及埋深相对较浅的柱-锚-板结构物的设计计算方法进行了详细探讨，提出了相应的计算公式，并提出了锚索预应力的确定方法及桩、板结构的设计计算方法。 以现场试验为基础，研究了采用二次劈裂注浆技术提高软弱地层中锚索承载力的方法，提出了相应的计算公式，研究出了一种二次劈裂注浆锚索结构型式，总结并提出了一套具有可操作性的施工工艺。 以科研试验工程为依托，对桩、板的受力与变形进行了全方位的测试和分

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 主要研究内容与方法
• 1.2.1 本文研究内容
• 1.2.2 研究方法与技术路线
• 第2章 锚索桩板墙结构考虑锚索与桩变形协调时的锚索拉力及桩身内力计算方法
• 2.1 概述
• 2.2 计算图式
• 2.3 变形协调条件以及锚索内力的确定
• 2.4 计算结果的分析
• 2.5 算例
• 2.6 小结
• 第3章 路堤锚索桩板墙现场测试研究
• 3.1 概述
• 3.2 测试内容
• 3.3 测试元件的标定
• 3.4 各种测试元件的测试原理与安装
• 3.4.1 测试原理
• 3.4.2 测试元件的安装
• 3.5 现场测试结果及分析
• 3.5.1 土压力观测
• 3.5.2 土压力测试结果初步分析
• 3.5.3 锚固段弯矩
• 3.6 桩身的悬臂段的位移
• 3.7 锚索预应力的施加原则
• 3.8 锚索预应力的测试
• 3.9 桩身钢筋应力和桩身截面弯矩
• 3.10 桩身位移测试
• 3.11 小结
• 第4章 预应力锚索桩板墙土压力计算理论新探索
• 4.1 概述
• 4.2 传统的土压力理论
• 4.2.1 静止土压力
• 4.2.2 主动土压力
• 4.3 柔性支挡结构物上作用的主动土压力研究现状
• 4.4 粘聚力对弱粘性填料主动土压力影响的探讨
• 4.5 土工格栅减小路堤支挡结构土压力的理论分析
• 4.5.1 概述
• 4.5.2 理论公式推导
• 4.5.3 算例
• 4.5.4 路堤式加筋挡土墙土压力
• 4.5.5 结论
• 4.6 关于路肩式锚索桩板墙是否考虑“土拱效应”问题的探索
• 4.6.1 概述
• 4.6.2 计算模式
• 4.6.3 产生土拱的条件
• 4.6.4 土拱效应及桩、板上土压力计算
• 4.6.5 锚索桩板墙土压力计算
• 4.6.6 以往锚索桩板墙工程实测土压力的探讨
• 4.6.7 结论
• 4.7 小结
• 第5章 二次劈裂注浆锚索承载力的计算
• 5.1 概述
• 5.2 劈裂注浆压力的确定
• 5.3 二次劈裂注浆锚索承载力的简化计算方法
• 5.3.1 劈裂注浆
• 5.3.2 压密注浆
• 5.3.3 渗透注浆
• 5.4 小结
• 第6章 桩板墙或锚索桩板墙设计计算理论新探索
• 6.1 概述
• 6.2 桩板墙或锚索桩板墙设计理论
• 6.2.1 桩的设计计算
• 6.2.2 板的设计计算
• 6.3 路堤预应力柱-锚-板结构设计计算理论
• 6.3.1 概述
• 6.3.2 计算公式推导
• 6.4 锚索预应力的施加原则
• 6.5 小结
• 第7章 工程应用实例
• 7.1 桩板墙应用实例
• 7.2 锚索桩板墙应用实例
• 第8章 结论与展望
• 8.1 主要研究成果与结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果