边坡工程中预应力锚索格构梁综合应用研究

摘要

近10年来，全国已有350多个市县遭受边坡地质灾害的侵害，逾万人死亡。因此，在无法避免搬迁或工程避绕的情况下，边坡病害的防治就显得非常必要。预应力锚索格构梁是我国开始应用的一种新型抗滑支挡结构，其在边坡治理工程中有着广泛的应用。 论文结合陕西宝鸡市大成公寓北侍郎坟山边坡治理工程的具体实例，运用理论分析和有限元验证相结合的方法，通过预应力锚索结构分析、预应力锚索受力分析和钢筋格构梁受力分析，综合研究了边坡支护中的预应力锚索格构梁的受力机理，得出不同组合形式的格构锚固结构支护机理不同，受力状态不一样，因此设计计算的方法不相同，适用条件也不一样。 在预应力锚索受力分析中确定了它的安设角、锚固长度、锚索间距等计算方法，并且利用有限元软件分析了压力型预应力锚索上受力分布特点，了解了影响压力型预应力锚索锚固段上剪应力分布特点和剪应力分布的主要因素。 在地梁设计中重点讨论了土压力和框架梁内力的计算方法，并且在实际工程中进行对比，给出在工程中可行的土压力及框架内力计算方法； 通过对预锚格构作用下土体进行三维数值模拟分析可知，预应力锚索框架对松散堆积体滑(边)坡来说是非常有效的一种支挡治理结构。 针对宝鸡市大成公寓北侍郎坟山边坡治理工程实例，提出具体的整治设计方案，运用大型有限元通用程序ANSYS10.0对该方案的加固效果进行数值模拟，给出边坡加固后的稳定系数，验证其设计的合理性，以期通过以上分析得到一些对工程实际有用的结论。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1选题依据及研究意义

1.2国内外研究现状和存在问题

1.2.1国内外预应力锚索结构发展概况

1.2.2预应力锚索格构梁的发展及应用

1.2.3目前预应力锚索与格构梁综合应用中存在的问题

1.3研究内容及技术路线

第二章锚索钢筋砼格构梁的结构分析

2.1常见格构锚固结构概述

2.2非预应力锚杆砼格构梁结构分析

2.2.1非预应力锚杆砼格构梁结构简介

2.2.2非预应力锚杆砼格构梁结构分析

2.3预应力锚索砼格构梁结构分析

2.3.1现浇钢筋砼格构梁与预应力锚索复合结构

2.3.2预应力砼格构梁与预应力锚索复合结构

2.3.3预锚格构梁的特点及使用条件

2.4本章小结

第三章预应力锚索的受力分析

3.1预应力锚索类型

3.1.1拉力型锚索

3.1.2压力型锚索

3.1.3荷载分散型锚索

3.2预应力锚索设计分析

3.2.1锚索荷载的确定

3.2.2锚杆(索)安设角的确定

3.2.3锚固段长度的确定

3.2.4锚固间距的确定

3.2.5影响锚固效果的各种因素

3.3锚固方式对锚固效果的影响

3.3.1机械固定的锚杆

3.3.2胶结体固定的锚杆

3.3.3扩张锚根(锚固体)固定的锚杆

3.3.4端部锚固和全长锚固效果分析

3.4预应力压力型锚索剪应力有限元分析

3.4.1预应力锚索压力型受力的有限元模拟

3.4.3预应力锚索压力型受力的有限元分析

3.5本章小结

第四章预锚格构梁受力分析

4.1土压力的计算

4.1.1根据库仑公式计算各级锚杆墙侧向土压力理论值

4.1.2按延长墙背法计算土压力

4.1.3用朗肯理论计算边坡预应力锚索地梁上土压力

4.1.4土压力实例对比分析

4.2格构梁的尺寸及配筋设计

4.2.1刚性支座上的连续梁法

4.2.2温克尔弹性地基梁计算理论

4.2.3内力实例计算对比分析

4.3预锚格构作用下土体三维数值模拟分析

4.3.1模型建立及边界条件的确定

4.3.2模拟结果分析

4.4本章小结

第五章实例分析

5.1工程概况

5.2工程地质概况

5.2.1地形地貌

5.2.2边坡形态特征

5.2.3变形破坏成因分析

5.3边坡稳定性验算与评价

5.3.1定性分析

5.3.2定量分析

5.3.3计算参数的选定

5.3.4稳定性验算结果及评价

5.4设计方案的比选

5.5边坡的治理工程设计

5.5.1土压力的设计计算

5.5.2预应力锚索的设计计算

5.5.3框架梁配筋设计

5.6实例设计方案有限元分析

5.6.1有限元计算模型

5.6.2有限元计算结果的分析

5.6.3边坡稳定性有限元强度折减法分析结果

5.7本章小结

第六章结论及展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢