考虑土拱效应的抗滑桩桩间距计算方法研究

抗滑桩桩间距是抗滑桩支挡工程中的重要设计参数。基于边坡工程中抗滑桩桩间土拱效应的研究,建立桩后土拱的计算模型,对土拱进行受力分析,在满足两侧土拱摩擦力与下滑推力静力平衡的条件下,以土拱受力最大截面的稳定性以及拱脚和跨中截面的强度要求来确定桩间距,並将桩间距计算式应用于具体的工程实例并优化,定性地说明桩间距在不同参数影响下的变化情况。     

考虑土拱效应的疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩身内力和变形分析

采用中型岩土离心机进行了8组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验，基于试验结果，研究了土拱效应的存在条件，探讨了采用规范方法计算疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩身内力与变形的适宜性，并提出了考虑土拱效应的桩身内力与变形的计算方法。研究结果表明:有土拱效应存在时，采用规范法计算得到的桩身内力及变形，与离心机模型试验临界破坏时的试验结果比较接近；桩间不能形成土拱效应时，规范法计算结果与离心机模型试验结果偏大；与规范方法相比，采用研究的计算方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形更为合理。     

平行抗滑墙间土拱效应机理研究

在软基边坡处理中,采用水泥土搅拌桩连拱抗滑墙构造可提高水平抗弯刚度,抵抗弯折效应.但在无软土边坡中,拱壁的设置不仅不经济,而且影响了抗滑墙间土拱效应的形成,考虑不设拱壁,只研究平行抗滑墙间土拱效应.通过FLAC软件建立分析模型,分析土体的主应力迹线图及不同滑坡推力下Y轴各点X方向应力的变化图,对平行抗滑墙间土拱效应的机理进行了研究.结果表明,墙间土拱效应主要形成于抗滑墙后部末端及墙间位置,且存在大主应力拱和小主应力拱.同时考虑了抗滑墙长度及土体力学参数对墙间土拱效应的影响.对平行抗滑墙间土拱效应的进一步研究有一定的参考价值.     

考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标，现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响。在分析了土拱效应形成机理的基础上，引入了拱轴线成抛物线的假定，依据抗滑桩被动受力的特点，假设拱轴线起点切线的倾角β=π／4＋φ／2，综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件，建立出合理的桩间距计算方法，得出了一个符合工程实际的半经验公式，使设计计算更为合理。     

考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算

分析了双排抗滑桩结构承载的最不利状态.首先考虑纵向桩间土拱成拱机理,利用土拱抛物线拱轴线的几何特征及拱脚处的力平衡及应力状态,导出作用于双排桩桩侧的坡体土压力分布;然后针对双排抗滑桩桩间土体有限边界特点,通过对桩间土不同区域分别采用薄层单元法对土压力的分布模式进行求解,导得桩间土作用于双排抗滑桩桩侧土压力分布,由此得出...     

考虑自重应力的悬臂式抗滑桩三维土拱效应及合理间距研究

为了探讨路堑边坡悬臂式抗滑桩的合理间距问题,考虑到自重应力的存在及桩间土的受力特点,根据桩间滑体自身的强度条件及土拱的轴向应力与拱跨的关系,建立了三维计算模型;推导出悬臂式抗滑桩的临界高度与最大桩间净距的计算公式,并结合计算公式研究了桩间距对相关参数的敏感度,模拟了桩间土拱效应沿高度分布的空间形态,分析了桩后土拱效应的影响范围;通过工程实例对推导的合理桩间距计算方法进行了验证.结果表明:实际设计值与计算结果基本一致,在对悬臂式桩土拱效应进行研究时应建立三维模型.     

地震作用下抗滑桩间距计算与分析

基于太沙基松弛土压力理论，建立地震作用下桩间土拱效应受力分析模型，推导了考虑地震作用的抗滑桩间距计算公式。探讨了土拱有效影响范围和桩间土荷载分担比的合理取值，结果表明:土拱影响范围应为2.5倍的桩间净距，桩间土荷载分担比一般小于0.20。结合算例，不同地震烈度条件下桩间净距较不考虑地震时减小了8.1%~51.4%。敏感性分析显示，桩宽度、推力荷载大小和土性参数均会直接影响桩间净距计算值的大小，并且各变量对其影响程度在低烈度地震条件下更加明显。     

考虑土拱效应的土钉墙内部竖向平均应力分析

土钉支护模型多被简化为平面应变问题,土钉间沿竖向土拱效应成了主要的考虑因素。若考虑问题的空间性,则可建立基于水平土拱效应的钉土相互作用理论。在土钉墙内部应力分析中,将竖向平均应力作为重要的一个方面,可通过给定有限的假设得到解析解。基于水平土拱原理推导了竖向平均应力和水平平均应力的计算式,并通过实例进行了讨论。     

考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析

桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标,现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响.在分析了土拱效应形成机理的基础上,引入了拱轴线成抛物线的假定,依据抗滑桩被动受力的特点,假设拱轴线起点切线的倾角β=π/4+φ/2,综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件,建立出合理的桩间距计算方法,得出了一个符合工程实际的半经验公式,使设计计算更为合理.     

土钉墙与桩锚组合支护结构在深基坑工程中的应用

基于FLAC3D软件,对北京某深基坑土钉墙与桩锚组合支护结构进行数值模拟分析,并与实测值进行对比。研究结果表明:上部土钉墙支护结构,最后一排土钉最大拉力位置在中后部,不同于单一的土钉墙支护最后一排土钉的受力情况,在设计时应适当加长最后一排土钉的长度;锚索对桩顶位移的限制作用比较明显,锚索的受力值小于设计值,在设计时可以考虑适当减小锚索的长度。     

昔格达地层滑坡抗滑桩加固离心模型试验研究

由于昔格达地层具有特殊的工程地质性质,西攀高速公路通过昔格达地层时形成较多的昔格达地层滑坡。对滑坡的处治主要采用抗滑桩进行支挡。抗滑桩的设计理念是采用非连续结构,利用土体自身强度形成的拱效应来达到支挡的目的,设计时应进行桩截面尺寸及桩间距的优化,最大限度地利用桩间土体的成拱能力。通过离心模型试验,对抗滑桩加固昔格达地层滑坡形成土拱效应的现象进行研究,再现了桩间土拱形成的现象。试验表明,试验条件下的合理桩间净距约为4 m。采用对比试验方法,研究桩宽度对形成土拱及破坏荷载下拱脚稳定性的影响,发现桩宽度大小对桩间土拱的形状没有太大影响,但在破坏荷载下对拱脚的稳定性有较大影响。因此,在满足同样稳定性要求的前提下,采用较大的桩宽度可以适当地增加桩间净距的大小。     

考虑桩侧及桩后土拱联合作用的抗滑桩桩间距研究

为探究抗滑桩合理桩间距的计算方法,首先,考虑桩侧土拱及桩后土拱的联合作用,建立出相应的双土拱简化计算模型。其次,基于Mohr-Coulomb破坏准则及极限平衡理论,依次分析桩侧土拱、拱间土体及桩后土拱的受力特性。然后,以静力平衡与拱脚处截面强度为控制条件,分别获得桩侧土拱及桩后土拱的极限承载力,进而联立求解出联合作用时的极限承载力,并在此基础上,推导出抗滑桩合理桩间距计算公式。最后,通过某工程实例对此计算公式进行了验证,结果表明:理论计算与工程实例结果吻合较好,该公式用于抗滑桩工程中计算合理桩间距是可行的;并对比分析了其他现有理论计算结果与实际值存在偏差的原因,进一步验证了双土拱模型的优越性。此外,为探究合理桩间距的影响因素,依次分析了土体抗剪强度指标(内摩擦角及黏聚力)、抗滑桩截面尺寸(正面宽度及侧面宽度)、均布滑坡推力及滑坡推力分布形式(沿桩长方向)等参数对合理桩间距的影响,并综合考虑各参数拟合出合理桩间距的简化计算公式。结果表明:合理桩间距随土体黏聚力、抗滑桩侧面宽度及抗滑桩正面宽度增大近似呈线性增大,随土体内摩擦角增大呈非线性增长且增长速率逐渐增大,而随着滑坡推力的增大,合理桩间距呈现出非线性减小且趋势逐渐减缓。     

Lade-Duncan准则下的土拱效应原理计算方法分析

现行挡土墙主动土压力计算方法未考虑土拱效应的影响,因而不能全面地反映土体的三维受力特性对挡土墙土压力的影响。根据Lade-Duncan准则在平面应变状态下的表达式,推导了考虑土拱效应影响的挡土墙后侧向主动土压力系数公式及土体竖向平均应力分布公式,得出挡土墙后主动土应力计算理论。结果表明:基于Lade-Duncan准则考虑土拱效应计算的主动土压力较不考虑土拱效应计算的结果偏小,更接近试验结果和实际情况。     

抗滑桩桩间土体稳定的可靠性分析

岩土参数的变异性对抗滑桩的稳定性有重要影响,可靠性分析是抗滑桩设计的发展方向。基于“土拱效应”建立了抗滑桩桩间土体稳定的极限状态方程,采用Rosenblueth法进行可靠度计算,结合工程实例进行了抗滑桩桩后土体稳定的可靠性分析,并讨论了岩土抗剪强度变化、设桩间距对桩问土体稳定可靠性的影响。研究表明,采用抛物线性的土拱建立桩间土体稳定的极限状态方程更符合实际,桩间土体的稳定性随岩土体抗剪强度的增加而增大,随设桩间距的增大而减小,存在一个合理的设桩间距。     

考虑土体应力路径及非线性影响的基坑支护结构受力与变形分析

基坑开挖将导致周边土体应力状态发生变化，忽略开挖过程中土体应力路径及应力-应变关系非线性影响的仿真计算将影响预测精度。通过与实际监测值进行对比，验证了考虑土体应力路径与非线性影响的数值仿真模型合理性，并且分析了桩长、锚索预应力、土钉长度对支护桩受力与变形的影响。结果表明：忽略土体应力路径与非线性的影响将低估地表沉降、高估支护桩底部变形；与桩长、锚索预应力相比，土钉长度对支护桩受力与变形的影响较小；支护桩反弯点出现在距离桩端约（0.4～0.6）H处；锚索预应力超过110 kN后对降低工点基坑支护桩变形的效果减弱。     

土拱效应计算理论比较与讨论

系统地阐述了土拱效应的起源、验证与发展，并详细介绍了土拱效应在桩承式路堤、挡土墙、被动桩等领域中的应用。将各领域中的土拱方法分为微分单元法与合理拱轴线法，指出各方法中理论上的区别及计算结果差异。微分单元法起源于粮仓效应中的Janssen连续介质模型，最先由Terzaghi提出，后续学者对微分单元法的改进也借鉴了改进的Janssen模型思想；合理拱轴线法即“结构拱”法，起源于普氏拱理论，与土拱效应应力转移本质有些出入。最后，讨论了微分单元法中的侧土压力系数与应力偏转迹线等相关问题，提出了侧向土压力系数新的表达形式，改进了以往水平方向静力不平衡问题，将微分单元法引入抗滑桩，为抗滑桩土拱效应的研究提供了新的思路。     

基于摩擦拱的抗滑桩间距计算模型研究

基于桩间摩擦拱效应,考虑坡面倾角对抗滑桩桩间距的影响,并以此建立计算模型,分别得到了相应的桩间距计算方法。通过考虑摩擦拱顶部和拱脚处土体强度,得到了相应的计算桩间距公式,并在一定条件下以此为临界点来最终确定桩间距的计算结果。通过工程实例,进一步验证了考虑斜坡倾角情况下抗滑桩桩间距的计算模型比较合理,并分析了桩间距与土体内摩擦角以及桩间距与斜坡倾角之间的关系。     

ANSYS在h形抗滑桩设计中的应用

针对滑坡剩余下滑力较大的特点,设计了h型抗滑桩。基于ANSYS有限元程序,采用BEAM3单元建立数值分析模型,对抗滑桩的受力状态进行数值分析。对抗滑桩的受力边界条件做出了合理假定,计算结果快速、简明地揭示了h型抗滑桩在滑坡剩余下滑推力下的受力特征。h型抗滑桩将作用于主桩的载荷分解、部分传递至横梁与副桩,有效承担了巨大的滑坡剩余下滑力。     

树根桩化学灌浆配合土钉墙在边坡加固中的应用

树根桩、化学灌浆以及土钉墙是三种边坡加固技术,树根桩对边坡土体产生抗滑和锚固作用,化学灌浆能有效地提高边坡土体的抗剪强度,而土钉墙实质是利用土钉与土体牢固结合而共同工作,从而弥补了土体自身强度的不足,增强了边坡自身的稳定性。根据树根桩、化学灌浆以及土钉墙三种边坡加固的工作机理,在树根桩成孔的同时也作为化学灌浆孔,采用灌浆工艺成桩,增加桩的摩阻力,改善土的结构,提高土的承载力,再采用土钉墙加固保证边坡的整体性。     

加筋桩承式路堤的三维土拱效应分析与试验验证

为真实反映加筋桩承式路堤的土拱效应,采用三维球形土拱假设,建立了一种路堤荷载和均布荷载共同作用下的土拱效应分析方法。基于Hewlett土拱分析方法推导了无加筋体时路堤荷载和均布荷载作用下的桩土荷载分担表达式;对于加筋桩承式路堤,依据桩帽顶部加筋体沉降的特征,将加筋桩承式路堤分为2个部分,采用不同的沉降假设分别建立其竖向平衡方程,求得桩帽顶面和桩间土表面对加筋体的支撑力;通过离心模型试验和现场实测结果进行对比验证,采用参数分析法对影响土拱效应的主要因素进行等级评价。结果表明：加筋体抗拉强度对桩土应力比以及加筋体拉力均具有很高的影响等级,研究结果能够为分区域铺设加筋体提供理论依据。