竖向预应力锚索抗滑桩的优化研究

竖向预应力锚索抗滑桩是一种锚索从桩顶竖向穿过抗滑桩,直接嵌入基岩以下的新型抗滑桩。本文以某滑坡治理工程为例,采用数值模拟方法,研究竖向预应力锚索抗滑桩的内力,从桩长、锚固力、偏心距几个方面对竖向预应力锚索抗滑桩的桩身结构进行优化研究。模拟研究结果表明,其他条件不变时,竖向预应力锚索抗滑桩随着桩长的减小,桩身弯矩最大值变化不大,剪力最大值呈增大趋势; 随锚固力增加,桩身内力最大值均呈先减小后增大的趋势,表明选取合适的锚固力对桩身内力影响很大; 随着锚索偏心距的增大,桩身内力最大值均逐渐减小。优化结果表明,竖向预应力锚索抗滑桩锚固段比悬臂桩减少16.7%,桩身剪力最大值减少31.7%,桩身弯矩最大值减少41.1%。竖向预应力锚索抗滑桩是一种有应用前景的抗滑桩。     

预应力锚索抗滑桩中预拉力合理值的探讨

结合目前抗滑工程设计现状及预应力锚索抗滑桩桩土相互作用的特征, 引入接触单元并改进有限元FCEP2D 软件进行计算, 得到抗滑桩锚固段的受力、弯矩和位移规律;进而分析了不同预应力、不同滑坡推力工况下的抗滑效果, 提出了预应力锚索抗滑桩的最佳预应力, 对工程设计具有一定的指导意义.     

剪切方向与锚杆倾向垂直条件下锚杆的锚固机制研究

为了探究剪切方向与锚杆倾向垂直条件下锚杆的锚固机制,基于经典梁理论,假定锚杆受"拉-剪"联合作用,锚杆受压侧岩体作用反力沿锚杆方向呈抛物线分布,建立了剪切方向与锚杆倾向垂直的力学分析模型。综合考虑锚杆的轴向变形、挠曲变形、位移变分、变形协调关系以及临界锚固状态,得出了锚杆抗剪力计算公式。分析了锚杆产生扭转变形的原因,通过公式推导得出了相对扭转角与锚杆倾角的关系式以及临界锚固状态时扭矩的表达式。通过直剪试验验证了力学分析模型的可行性,并分析了锚杆内力对锚固效应的贡献。结果表明:试验实测抗剪力符合锚杆抗剪力计算公式,锚杆剪切变形与力学模型吻合较好且存在扭转变形;锚杆倾角越大,抗剪效果越好;锚杆抗剪力主要来自剪力的贡献,随着锚杆倾角的增大,轴力对抗剪的贡献比逐渐增大,剪力对抗剪的贡献比逐渐减小。     

弹性抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法

传统的抗滑桩锚固段内力计算是将锚固段视为Winkler弹性地基梁,以幂级数解法为基础,采用地基系数“m”法或“K”法,通过查表得到桩身内力,计算过程较为繁琐,且受表中各系数的截断误差的影响,常使内力计算结果存在一些偏差。以地基系数“m(K)”法的有限差分法是一种较为理想的方法,但需通过迭代计算,且分段数较多。本文基于地基系数“m(K)”法推导了抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法计算公式,提出了计算精度控制方法;较之于有限差分法,本文方法无需迭代计算,具有分段数少的特点;编写了全桩内力计算和图形处理程序;计算实例表明,与传统方法相比,可有效提高抗滑桩内力分析效率和计算精度,有利于抗滑桩结构的优化设计。     

水下悬浮隧道锚索的动力分析

将悬浮隧道的锚索简化为受张力的梁,利用动力学方程和Morison方程,建立了锚索涡激振动方程,计算并讨论了锚索倾角、张力和长度的改变对其最大动剪力和最大动弯矩的影响.计算结果表明:在其他条件不变的情况下,锚索初张力和垂直深度的减小将引起其最大动剪力和最大动弯矩的增加,而锚索倾角的减小将引起其最大动剪力和最大动弯矩的减小;锚索的一阶固有频率与其初张力和倾角成正比例关系,与其垂直深度则成反比例关系.     

抗滑桩与滑坡相互作用分析的常微分方程组边值法

将抗滑桩与滑坡的相互作用抽象为一阶常微分方程组在特定边界条件约束下的定解问题,通过龙格-库塔(Runge-Kutta)差分法求解该方程组可得桩身内力与变形及滑床抗力,该方法不同于常规的基于桩体挠曲四阶微分方程的级数解法、差分法及有限元法,可以一次性解出桩身内力及变形值,无需进行二次换算;可对全桩进行整体分析,无需像传统方法那样以滑动面为界将桩身分成受荷段和锚固段分别计算;该方法一改传统的求解高阶微分方程为解低阶微分方程组,符合计算力学的优化思想,并且可以方便地考虑桩身的剪切变形,为抗滑桩的计算分析提供了一种切实可行的新思路,可作为传统抗滑桩内力分析方法的有效补充。本文还编写了基于该法的全桩内力计算和图形处理程序。工程算例表明,该方法与传统方法的计算结果能很好吻合,且程序运行效率更高。     

锚索抗滑桩工程的优化设计研究

锚索抗滑桩与普通抗滑桩相比,其受力状态更加合理。本文通过建立合理的计算模型和计算简图,推导出锚索在桩身任意位置的计算公式,并编制程序实现弯矩和应力的计算,确定出最优的锚固角和最优的锚索位置,可以有效减小抗滑桩的弯矩,更加充分的发挥锚索的作用。文中最后结合延安宝塔山滑坡治理,给出了实际应用结果。     

大直径钢筒仓在高温贮料作用下的结构响应分析

根据壳体的弯矩理论推导了高温贮料作用下钢筒仓位移和内力计算公式。通过理论分析与有限元计算相结合,研究了高温贮料对钢筒仓结构性能的影响,通过算例证明了理论解的可靠性。理论和数值分析结果表明:高温贮料和仓内原有冷料共同作用会沿筒仓高度方向产生温差,该温差会在钢筒仓中部引起仓壁径向位移差;由于仓壁变形需连续、协调,所以在仓壁中部温差处的弯矩、剪力和应力会显著增大。参数分析结果表明:由高温贮料所导致周向温度应力的大小不仅与筒仓的竖向温差值有关,还与过渡段长度及仓壁径厚比有关,而与筒仓的绝对温度值无关;随着筒仓温差增大,温度应力随之增大;仓壁中部的温度应力随着中间温度过渡段长度的增大而呈下降趋势;随着径厚比减小,仓壁中部周向应力可能大于仓底应力,当筒仓径厚比较小时,在设计中应重视竖向温差导致的周向应力变化。     

河北省宽城县遵(化)—小(寺沟)铁路某滑坡治理措施研究

河北省宽城县遵(化)—小(寺沟)铁路穿越一个体积约77×10⁴m³的古滑坡体,因在滑坡前缘以路堑方式穿过,开挖施工导致古滑坡复活。为保障未来铁路的运营安全,需要对其进行彻底治理。在现场地质调查及试验,以及分别对沿复活滑坡体新滑面和古滑面在不同工况下的稳定性计算的基础上,结合复活滑坡体的具体特征,提出2种治理方案,即"抗滑桩"方案和"削方+抗滑桩+桩间挡土墙"方案。通过综合比选确定后者为采用方案,并具体进行了削方、抗滑桩、截排水系统和坡面防护等设计。     

抗滑桩设计推力计算方法研究

滑坡推力是抗滑桩设计推力的重要依据,工程中通常使用剩余推力法来计算滑坡推力。为了比较准确合理地计算出抗滑桩的设计推力,提出了在剩余推力法基础上的一种新的抗滑桩设计推力取值方法。分析极限平衡状态下和工程安全要求下各条块的剩余下滑力,选择合理的桩位,使得抗滑桩位于滑坡体的抗滑段;然后调整桩后滑体的剩余下滑力,其调整量一方面保证桩前桩后滑体满足工程安全要求,另一方面则作为抗滑桩设计推力的修正依据,其过程由程序实现。通过实例证明了该方法的合理性。同时对今后抗滑桩设计推力的合理取值提供了参考作用。     

预应力锚索抗滑桩设计中确定锚索预应力值的一种方法

在现有预应力锚索抗滑桩设计中确定锚索预应力值的各种方法的基础上 ,考虑了预应力锚索抗滑桩在工作期间承受滑坡推力的变化 ,提出将锚索、桩及桩锚固段周围岩土作为一个整体根据长期作用荷载来进行锚索预应力值计算的方法 ,对于短期作用的最危险荷载则在锚索与桩的承载力设计中予以考虑。算例分析表明 ,该方法能使锚索桩长期处于较为有利的受力状态 ,从而提高了其安全余量     

具有内核伸出段的套管构件在线接触阶段的受力性能研究

针对具有内核伸出段的轴压套管构件,建立了线接触阶段的力学模型;利用小挠度理论推导出了内核和套筒的剪力、弯矩、挠度、分布接触力、集中接触力等物理量的计算公式。通过与无内核伸出段套管构件的对比算例验证了本文相关物理量推导的正确性,分析了内核与套管在不同刚度比下相关物理量的变化情况。结果表明:由于内核伸出段的影响,点接触会提前向线接触变化,使套管构件的轴向承载力显著下降,端部的接触反力及内核的剪力、弯矩有显著的增加。对具有内核伸出段的套管构件进行了力学性能分析,结果表明:内核与套筒的间隙对线接触长度没有影响,内核的弯矩、剪力随着间隙的增加而增大;随着内核伸出段长度的增加,线接触长度及内核的弯矩、剪力增大。     

抗滑桩与滑体之间土拱效应的理论分析

从力平衡的角度,分析了抗滑桩的抗滑阻力与滑体的下滑力之间的依存关系以及传递过程.利用弹性力学理论,推导出桩后土体应力场的分布函数. 通过绘制应力等值线图,发现抗滑桩与土体之间产生土拱现象的机制是滑体内的应力状态由不平衡逐渐到达平衡的结果,属于应力拱的表现形式.     

????????????????Ч??????????

从力平衡的角度,分析了抗滑桩的抗滑阻力与滑体的下滑力之间的依存关系以及传递过程. 利用弹性力学理论,推导出桩后土体应力场的分布函数. 通过绘制应力等值线图, 发现抗滑桩与土体之间产生土拱现象的机制是滑体内的应力状态由不平衡逐渐到 达平衡的结果,属于应力拱的表现形式.     

混凝土框架结构内力测量传感器研制

研制了一种可用于混凝土结构试验中测量柱底截面轴向力、剪力和弯矩的内力测量传感器。该传感器主要由加载板、基座、4根竖向测力杆和2根水平测力杆组成。使用时,柱底截面的内力通过加载板传递给6根测力杆,根据6根测力杆的结果,通过力平衡方程可以计算实际加载的轴向力、剪力和弯矩的大小。对该传感器进行了4种工况下的标定试验。结果表明,传感器的测量误差满足框架结构内力测量精度要求。将该传感器应用到单层两跨的钢筋混凝土框架推覆试验中,获得了整个试验过程中构件的内力时程。     

箱形梁剪力滞效应分析中的翘曲位移函数及广义内力研究

以薄壁箱梁的弯曲计算理论为基础,从分析翼缘板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律入手,从理论上证明二次抛物线是箱形梁剪力滞效应分析中的合理翘曲位移函数。选取剪力滞效应引起的附加挠度作为广义位移,用基于最小势能原理的能量变分法建立箱形梁剪力滞效应分析的控制微分方程和边界条件。对箱梁横截面上新出现的广义内力给出严密定义,并建立了剪力滞翘曲应力的简便计算公式,它与初等梁弯曲应力公式具有相同的形式。对一个简支箱梁模型的计算表明,计算值与实测值吻合良好,从而证实了本文的分析方法和建立的公式是正确的。不同于弯矩的分布,剪力滞广义力矩具有快速衰减的分布特征。对集中荷载作用下的简支箱梁算例,剪力滞效应使其跨中挠度增大达12%,工程实践中必须认真对待。