预应力锚索抗滑桩加固既有挡墙的优化设计研究

摘要

边坡在三峡库区是一种很常见的地表形态，数量众多，分布甚广。为了满足三峡库区移民迁建工程的需要，加快新城区民用与工业建筑、基础设施建设的进程，数量众多的高切坡应运而生，成为三峡库区城镇化建设过程中不可或缺的重要组成部分。库区高切坡上修建的挡墙，或因其年久失修，或在设计及施工上存在不合理之处，加之库区水位的提升改变了原有的生态环境和地质条件，潜在着很大的安全隐患。因此，针对三峡库区特有的地形地貌及地质条件，进行存在安全隐患的既有挡墙加固技术的研究具有十分重要的工程实用价值。
　　 论文的主要研究工作如下：
　　 1)在总结既有挡墙加固实例的基础上，概括了目前既有挡墙加固的主要技术措施，并针对重庆涪陵区江东某滑坡体上高切坡公路挡墙，提出采用普通抗滑桩与采用预应力锚索抗滑桩进行加固的两种方案。
　　 2)总结了目前预应力锚索抗滑桩的设计及计算理论，并运用广义不平衡推力法对该滑坡实例进行计算分析，以求得到更为与实际相符的滑坡推力。
　　 3)建立了以单位桩长造价为目标函数的优化模型，并采用黄金分割法进行迭代计算。在得到最优截面的情况下，将两种加固方案进行对比，分析了预应力锚索抗滑桩(优化方案)的经济性及可行性。
　　 4)运用FLAC3D有限差分软件，在考虑桩锚变形协调、桩-锚索-挡墙的共同作用下，对预应力锚索抗滑桩加固挡墙的实例进行数值模拟分析，将优化模型应用于实际工程。以“位移变形”及弯矩“平衡设计”原则作为预应力锚索抗滑桩的优化设计的控制条件，通过改变锚索预拉力和桩截面尺寸，对比了各种情况下的计算结果。通过计算，在得到最优的锚索预拉力和桩截面尺寸的同时，也分析了桩身剪力、弯矩、滑体位移随锚索预拉力大小和桩截面尺寸改变而变化的规律，为预应力锚索抗滑桩加固挡墙技术的理论研究及计算提供了参考，也为相关规范的制定和修订提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1既有挡墙加固技术的工程应用现状

1.2.2预应力锚索抗滑桩的研究现状

1.3研究内容与研究思路

2 既有挡墙的主要加固技术及锚索桩加固技术简介

2.1既有挡墙的病害形式及病害原因分析

2.1.2既有挡墙的病害形式

2.1.2既有挡墙出现病害的原因分析

2.2既有挡墙的主要加固技术

2.2.1预应力锚杆(索)加固技术

2.2.2预应力锚杆(索)加钢筋混凝土梁、板的联合加固技术

2.2.3抗滑桩加固技术

2.3预应力锚索抗滑桩的设计及计算原理

2.3.1预应力锚索抗滑桩的设计原则及步骤

2.3.2预应力锚索抗滑桩的计算原理

2.4锚索桩加固的实例应用分析

2.4.1工程概况

2.4.2滑坡推力计算

2.4.3重庆市涪陵区江东某崩滑体公路挡墙的加固方案

2.5本章小结

3 锚索抗滑桩的优化设计模型及其求解

3.1优化设计前的准备工作

3.1.1预应力锚索抗滑桩的主要设计参数

3.1.2预应力锚索抗滑桩上的外力计算

3.1.3预应力锚索设计计算

3.1.4预应力锚索抗滑桩桩身设计计算

3.2预应力锚索抗滑桩的优化设计

3.2.1优化设计变量

3.2.2目标函数

3.2.3约束条件

3.2.4优化模型数学求解

3.3本章小结

4 预应力锚索抗滑桩的优化实例分析

4.1数值模拟

4.1.1模型的建立

4.1.2关于模型的几点说明

4.2模型优化设计的内容

4.2.1预应力锚索预拉力大小的优化设计研究

4.2.2抗滑桩截面的优化设计研究

4.3本章小结

5 主要结论与建议

5.1主要结论

5.2建议

致谢

参考文献

附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录