基于预应力锚索加固的抗滑桩受力特性研究

首先分析了抗滑桩的设计内容和方法,然后建立有限元模型,对普通抗滑桩和预应力锚索抗滑桩的位移、应力特征进行分析。结果表明：抗滑桩最佳布置位置滑坡推力下反弯点到滑坡出口段;普通抗滑桩桩顶部位水平位移达35cm,锚索抗滑桩在桩深9m处最大位移仅为3mm;锚索抗滑桩竖向位移相当于普通抗滑桩的1/2;锚索抗滑桩在嵌固段的应力小,受力特征较普通抗滑桩合理,在实际工程中具有更好的加固控制效果。     

锚索修复大变形抗滑桩预应力上、下限值计算方法

施加预应力锚索是修复大变形抗滑桩工程常用的技术之一，而锚索预应力的计算是修复工程设计的关键。基于弹性桩基本理论定义"大变形抗滑桩"概念，界定抗滑桩修复工程中锚索预应力上、下限值对应的桩顶位移状态；以修复上、下限状态的桩顶位移为设计目标，将抗滑桩自由段假定为悬臂梁，嵌固段假定为弹性地基梁，利用桩-索位移变形协调条件，分别推导锚索预应力上、下限值表达式，并将所提计算方法应用于预应力锚索修复大变形抗滑桩模型试验。结果表明：采用所提计算方法与模型试验获得的锚索预应力上、下限值误差仅6%，施加预应力锚索改善了大变形抗滑桩桩身受力性能，修复效果较好，验证了此方法的合理性。现场工程应用表明：某特大滑坡大变形抗滑桩桩顶位移得到有效遏制，抗滑桩工程处于稳定状态，进一步印证了所提方法的正确性。     

大角度斜拉桩计算方法及工程应用

针对现有预应力锚索抗滑桩使用空间受限的情况，提出一种大角度斜拉桩，结合Winker弹性地基梁理论和弹性支座法，为其建立力学计算模型。用桩锚变形协调条件，推导锚索拉力计算公式，并将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分，滑面以上部分按结构力学方法计算，滑面以下部分按Winker弹性地基梁法计算。通过Matlab编程实现锚索拉力、桩身内力及位移计算结果输出。采用Optum G2软件建立数值模型对理论模型进行验证，结果表明：计算方法能准确反映桩顶大角度斜拉桩的受力、变形特点，计算结果的精确程度取决于地基系数选取的合理性与准确性。最后，以重庆某基坑边坡工程为例，与普通抗滑桩进行对比分析，计算结果表明：大角度斜拉桩受力模式更加合理，大角度斜拉锚索可有效减小桩身弯矩、剪力、位移等，进而减小桩身截面尺寸、配筋和嵌固段长度。     

基于p-y曲线的抗滑桩差分解法研究

为了合理计算抗滑桩的内力及位移，根据桩侧抗力的实际分布形式，建立了考虑桩侧剪力的抗滑桩p-y曲线非线性模型，采用差分解法，推导了相应的差分计算方程，编写了计算程序，并与工程实例监测数据相比较。结果表明:计算桩体位移曲线基本能够反映实测桩体侧移的变化趋势，计算桩顶位移与实测桩顶位移平均相对误差为7.5 %，计算结果与实测结果吻合较好；采用p-y曲线分析抗滑桩的受力特性是合理的，能够反映抗滑桩的受力变形特性，可方便确定桩体位移及内力，且便于确定相应的计算参数。     

三峡库区周期性库水位变化对抗滑桩加固效果非饱和流固耦合分析

三峡库区内广泛发育的滑坡等地质灾害在水库运行水位周期性波动条件下会发生复活乃至失稳。抗滑桩是其中应用广泛、效果良好的防治措施之一。抗滑桩在库水位周期性波动条件下对滑坡的治理加固效果及其自身的变形受力特征是较为重要但研究尚少的问题。采用非饱和岩土本构关系,考虑在库水位周期性波动条件下滑坡体处于饱和-非饱和周期性变化时的流固耦合效应,采用有限元法对设置抗滑桩前后库区某滑坡的位移和稳定状态进行模拟,并分析了抗滑桩内力及其桩顶位移随库水位变化的特征。研究结果表明,抗滑桩对滑坡的水平位移控制效果较为显著,安全系数最少能提高到2以上。在库水位运行的一个周期内,抗滑桩加固滑坡的安全系数变化幅度不超过5.4 %,而抗滑桩内力及桩顶位移不超过10.4 %。滑坡最小安全系数和抗滑桩最大受力出现在最高水位时,其变化趋势与水位变化趋势较为一致。     

某高速公路路堑高边坡支护方案及优化

针对工程实际情况,采用有限元软件对路堑高边坡支护方案进行了边坡稳定性和变形、受力分析。在此基础上进行了桩间距的优化分析,明确了边坡的有效塑性区位置,得出了桩身水平位移的变化呈“7”字形变形,桩顶的水平位移值为13.5mm,最大水平位移值为15.3mm。同时通过对比分析是否施加锚索两种工况,明确了预应力锚索不仅有利于减小桩身的剪力值和弯矩值,还有利于桩身剪力值和弯矩值的均匀分布。最后对不同桩间距工况下边坡的稳定性进行了分析,得出合理的桩间距为4.5m。     

双排抗滑桩变形与受力的滑坡参数敏感性分析

采用弹塑性有限元计算方法,对堆积体滑坡中双排抗滑桩及其周围土体的受力及变形进行计算,对桩顶位移、桩身最大剪力、弯矩与滑体及滑床强度参数c,φ值的相互关系进行了参数敏感性分析。结果表明:双排抗滑桩的变形与受力,受滑体黏聚力的影响大,受其内摩擦角的影响小,而滑床的参数变化对双排桩的影响更小。     

高速公路顺层边坡锚索框架梁和抗滑桩联合支护体系变形特征研究

以贵州省乌长高速公路某顺层高边坡为例,建立有限元模型,对锚索框架梁-抗滑桩支护体系的变形规律进行研究。结果表明：对各排锚索施加相同的预应力值不合理,存在锚索框架和抗滑桩顺序破坏的风险,应根据各排锚索随桩顶位移的变化规律,设置差异化的预应力值,使锚索框架和抗滑桩两种支护形式同时达到最佳支护效果;靠近桩顶位置,应设置较低的预应力值,远离桩顶位置,应设置较高的预应力值。提出基于变形协调条件下的锚索预应力值计算方法,得到的锚索预应力值与数值模拟计算结果误差在6%以内,满足设计精度要求。     

滑坡体强度参数对双排抗滑桩的影响规律研究

为研究滑坡体强度参数变化对双排抗滑桩位移、内力分布以及前后排桩承担滑坡推力比例的影响,采用三维有限元分析模型,对滑坡体强度参数进行单因素分析。结果表明:改变滑坡体c,φ值对双排抗滑桩桩身弯矩和剪力最大值有影响,而对弯矩和剪力分布影响较小;对桩位移、内力以及前后排桩承担滑坡推力比例,c,φ值较小时,影响越明显,并随着c,φ值的增大,影响逐渐减小,且φ值比c值的影响更明显。     

国道205线永安桃源洞滑坡治理工程设计

根据桃源洞滑坡的变形特征、地质情况,研究该滑坡形成原因,并采用参数反演法,计算自然工况下的滑坡稳定安全系数.对预应力锚索微型桩、预应力锚索框架和预应力锚索抗滑桩等3种方案进行技术、经济比选,确定以预应力锚索抗滑桩为滑坡的最终治理方案.考虑桩锚作用效应,并通过对抗滑桩施工及运营过程中的3种工况进行验算,确定设计内力,其分析与计算思路可为预应力锚索抗滑桩治理滑坡的设计提供参考.     

某公路下伏煤系地层路堑边坡滑坡悬臂抗滑桩偏位治理研究

某公路下伏煤系地层路堑边坡，在施工过程中悬臂抗滑桩发生倾斜变形，桩顶最大位移为760 mm，桩身倾斜角约4°，远超出桩身计算允许变形量66 mm。综合桩身质量检测、变形趋势分析，悬臂抗滑桩为偏位破坏。采用补充锚索、增设h型桩、回填反压组合方式治理成功，并运用FLAC3D模拟对组合方式的措施及效果进行分析，结果表明:补充锚索位于偏位抗滑桩悬臂端中部的锚固效果最好；组合h型桩结构宜放置在偏位桩的悬臂端中部，不宜放置在悬臂端以下；路基回填反压高度在4~5 m的范围内效果最佳。     

h式抗滑桩相似结构模型试验研究

在给出模型相似比的基础上,确定一定比例试验模型与工程结构应力、应变关系、变形位移关系,将相似理论和模型试验的方法成功的应用于h式抗滑桩模型试验方案的设计.试验研究指出:在相同的荷载作用下,h式抗滑桩相对普通单桩桩身位移显著减小,前者只有后者的20%~25%,同时,h式抗滑桩最大弯矩仅为普通单桩30%,峰值均在滑面附近锚固段出现。h式抗滑桩实测应力值与理论计算值接近,并显示与理论计算相似的分布规律。此外,模型试验反映了不同桩底支承条件下,h式抗抗滑桩最大弯矩值与位移值的差异,为此类新型结构的设计提供了试验依据。     

预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的设计与应用

根据滑坡治理工程实例,对抗滑桩桩顶施加预应力锚索进行受力分析和经济性比较,提出在抗滑桩桩顶施加适当的预应力锚索,可有效改善抗滑桩的受力状态、减少抗滑桩截面面积和钢筋用量,进而节约工程造价。     

不同桩锚支护结构受力性能及影响因素

采用ABAQUS软件,建立桩锚整体式支护结构和桩锚分离式支护结构有限元模型,分析二者受力性能差异,研究桩径、嵌固深度、冠梁尺寸、锚杆数量以及预应力等对其受力性能的影响。结果表明:两类支护结构位移由两端向中间减小,弯矩和剪力则由两端向中间增大,中间部分受力和变形保持一致;设计时应将端部两根抗滑桩的弯矩和剪力分别乘以1.35和1.2的承载力调整系数;桩锚整体式支护结构的最大位移比分离式结构小20%以上,最大弯矩小3%以上,最大剪力小6%以上;增大抗滑桩桩径,两类支护结构的位移和弯矩均减小;增大抗滑桩嵌固深度,两类支护结构的位移减小,但弯矩增大;冠梁尺寸增大可提高支护结构整体刚度和抗变形能力,但作用有限;增加锚杆数量、施加预应力均可显著减小抗滑桩的位移和弯矩,并改变位移和弯矩沿桩身的分布形态;以上参数变化对整体式支护结构的影响要远小于分离式支护结构。     

某临近高压电塔路堑边坡加固设计方案研究

以某临近高压电塔路堑边坡工程为背景,介绍了在临近重要结构物路段采用预应力锚索抗滑桩加固的设计及计算方法.利用理正岩土计算软件和Geo-Studio有限元岩土工程分析软件,采用极限平衡法及有限元数值模拟方法对边坡稳定性及位移进行分析.结果 表明:采用预应力锚索抗滑桩边坡加固设计方案,边坡在天然工况及暴雨或连续降雨工况下的稳定安全系数均满足规范要求;边坡在开挖施工的各个阶段,土体内部最大水平位移为0.0263 m,桩顶最大位移为0.0206 m;锚索抗滑桩方案可确保边坡在开挖和运营中的稳定,且有效预估了边坡开挖对现有电塔塔基的影响.     

基于桩顶位移监测的抗滑桩安全性评价方法

为研究抗滑桩支挡结构位移监测同安全性之间的关系,建立基于桩顶位移监测的抗滑桩安全性评价方法,运用理论分析及编程计算开展研究。结果表明:抗滑桩变形以边坡滑动面为界限分为自由端和锚固段两部分;通过弹性地基梁方法可以得到抗滑桩变形同桩体内力间的对应关系,采用抗滑桩容许剪力、容许弯矩和地应力校核指标,能够实现对抗滑桩结构的安全性评价。     

斜坡积土双排抗滑桩受力特性及优化设计研究

采用有限元ABAQUS软件对双排抗滑桩进行数值仿真计算,以研究斜坡积土滑坡双排抗滑桩的受力特性,并针对不同滑坡推力、不同桩排距前后桩的受力情况进行重点研究,用以为双排抗滑桩的优化设计提供理论支撑。研究表明随着滑坡推力的增大,前后排桩的最大弯矩及最大剪力均呈近似线性增大,且后排桩的增长速率更大,所承担的推力分配也更大。桩排距的增大在后排桩的弯矩及前排桩的剪力更为敏感,且桩排距增大到一定程度土拱效应消失,双排桩即弱化为单排桩。该研究结论应用于湖南龙永高速公路某滑坡,取得了良好的应用效果。     

抗滑桩设计中的两个问题

文章针对抗滑桩加固边坡设计中抗滑桩内力计算、合理桩长的选择这两个问题,运用有限元强度折减法直接计算抗滑桩所受的滑坡推力、桩身内力、滑面形式,优化锚索的锚固力,使锚索与抗滑桩协调作用。研究不同桩长的抗滑桩加固效果,发现沉埋桩不仅可使边坡达到足够的稳定性,而且沉埋桩所受的滑坡推力降低、桩身内力比全长桩更为合理,在条件许可的情况下沉埋桩可更为有效地加固边坡,这为抗滑桩设计中选择合理桩长的这个问题提供了一个很好的解决方法。     

基于FLAC3D的山区公路高边坡滑坡治理方案优选

以黔东北某山区公路高边坡滑坡治理工程为例,基于FLAC3D软件最大位移、最大剪应变增量等计算结果,结合施工难度、经济性等因素,在三种方案中选取预应力锚索框架梁+抗滑桩复合支护为最佳支护方案.研究桩位对支护效果的影响,最终确定抗滑桩距锚索框架梁10m左右时支护效果最佳.竣工后的监测结果表明,边坡的优化设计达到了预期效果.     

高陡边坡下桥梁桩基受力与防护设计探析

针对国内西部岩质山区高陡边坡下桥梁群桩基础结构,在承台底部荷载已知的情况下,建立了基于ABAQUS软件基桩的计算模型,通过对高承台群桩基不同特征桩段受力分析,获得基桩桩基顶部内力和承台整体变形。研究结果表明:承台最大水平位移发生在左侧变形体坡脚处,最大综合位移出现在模型承台左侧;基桩最大位移出现在距桩底2/3处桩长处,由于基桩底部嵌固的影响,从桩底向下底延伸,负位移表现出先变大后减小的趋势,最后在桩底位置达到0位移。受桩顶弯矩和剪力的共同作用,基桩顶部产生最小应力。由荷载段到嵌固段,弯矩值由正向转化为负向,在桩底处逐渐变大,并在距桩底10 m处取得最大负弯矩,距桩顶1.5 m处取得最大正弯矩;基桩剪力由桩顶表现出先减小后增加的趋势,基桩整体剪力以桩底12 m呈对称分布,距基桩桩底8 m处取得最大正剪力,最大负剪力出现在基粧变形体下限边界距粧底12 m处。