新型支挡结构桩顶竖向锚拉桩挡土墙的提出及其设计方法

摘要

抗滑桩挡土墙结构体系具有支挡力大、对环境破坏小、施工技术成熟等特点，在边坡工程中处于特别重要的地位。对于环境限制多、地质条件复杂、边坡高度大的边坡工程，大多数都是采用抗滑桩支挡结构体系。就边坡工程而言，抗滑桩支挡结构体系已经成为高、大、疑难边坡的主要支护体系。虽然抗滑桩支挡结构体系已经大量使用，成为比较经典的挡土结构体系，但是还是有很多问题有待于解决，其中最大的缺点就是成本高。
　　论文针对“基岩较低且平缓、边坡又陡”的地质情况，分析比较了已有支挡结构传统的悬臂桩、斜锚索预应力锚拉桩、门式架式双排桩所存在的不足，提出新型的支挡结构形式桩顶竖向锚拉桩挡土墙。该支挡结构具有扩大锚拉桩的应用范围、节约工程造价、减小对水平锚拉条件的依赖等优点。但是该支挡结构自身竖向布置的锚索与边坡位移和推力方向大致垂直，导致了锚索处于十分不利的受力状态，鉴于此，本文提出用套筒隔离避让技术（即在锚索周围设置一定直径的套筒，使之在桩后土压力或滑坡推力的作用下可产生一定的滑移空间来达到保护锚索的效果）予以解决。另外，桩身弯矩和桩身水平位移是抗滑桩支挡结构的两个重要指标，本文采用理论推导的方法求出桩顶竖向锚拉桩的桩身弯矩和桩身水平位移解析解，并用大型有限元分析软件Midas GTS验证理论推导的正确性。对于隔离避让技术本文从隔离方法和隔离结构两方面入手，事实上就是解决隔离套筒的内径与壁厚问题。最后本文通过工程算例来总结并提出了一套适合该支挡结构的设计计算步骤，为该支挡结构的工程设计和后续学术研究提供参考。

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1 绪 论

1.1引言

1.2 问题的提出

1.3研究主要内容与技术路线

1.4研究意义

1.5本章小结

2 国内外的相关研究现状

2.1引言

2.2竖向预应力结构

2.3逆作法开挖后边坡后有限土体变形研究

2.4锚索横向受力状态

2.5本研究的独特性

2.6本章小结

3 桩顶竖向锚拉桩挡土墙结构及其特点

3.1引言

3.2桩顶竖向锚拉桩挡土墙体系

3.3桩顶竖向锚拉桩挡土墙原理介绍

3.4桩顶竖向锚拉桩挡土墙的优点

3.5桩顶竖向锚拉桩挡土墙的隔离技术

3.6本章小结

4 桩顶竖向锚拉桩挡土墙及隔离技术的研究

4.1 引言

4.2 桩后滑坡推力计算

4.3 桩顶竖向锚拉桩挡土墙的桩身弯矩和水平位移计算

4.4 悬臂桩桩身所产生的弯矩和水平位移计算

4.5 桩顶竖向锚拉桩挡土墙与悬臂桩桩身弯矩和位移的分析比较

4.6 预留变形空间的套筒隔离避让技术

4.7本章小结

5 桩顶竖向锚拉桩挡土墙桩身弯矩和桩身水平位移的数值模拟分析

5.1引言

5.2 MIDAS/GTS程序介绍

5.3有限元分析基本理论

5.4有限元模型的主要参数

5.5有限元计算结果及分析

5.6本章小结

6 工程算例及工程实用设计方法

6.1引言

6.2工程概况

6.3新型支挡结构用于边坡治治理案例

6.4常规的边坡治理方案

6.5常规悬臂桩、斜锚索锚拉桩及本文所提出的新型支挡结构的综合分析

6.6新型支挡结构桩顶竖向锚拉桩挡土墙设计方法

6.7本章小结

7 结论与展望

7.1主要结论

7.2后续研究工作展望

致谢

参考文献