有限元折减法在抗滑桩内力计算中的应用研究

摘要

滑坡发生时往往会造成公路、铁路、水利、电力等基础设施的损毁，并且给沿线居民的生产、生活造成严重的破坏。因此，为了保证基础设施的运营和附近居民的财产人身安全，滑坡的加固治理工程越来越多。在滑坡治理中，滑坡的稳定性分析时关键的步骤，刚体极限平衡法由于其力学模型简单，便于建立简单的数学关系式，已得到科研和工程人员的广泛认可，而且在实际工程中的大量应用，是目前工程设计中进行边坡稳定性分析最常用的方法。但该方法有较多的与实际应力、变形有偏差的假定。
　　有限元分析方法能够考虑到边坡的应力应变关系和应力应变的分布情况，不需人为假定滑动面的位置和性状，从而得出更为接近工程实际的滑动面性状和安全系数。本文运用有限元强度折减法对汉中市某滑坡进行建模分析，对滑坡的粘聚力和内摩擦角力学参数进行折减，得出滑坡的稳定系数、应力应变云图。并与理正软件计算结果比较，两者的计算结果近似相等。
　　抗滑桩在滑坡加固中广泛的应用。传统的分析中将抗滑桩作为刚体，将土体的作用等效为分布荷载作用在桩体上，不考虑桩和土的接触变的力学机理与变形。弹性地基反力法，假定桩埋置于各向同性的半无限弹性体中，各向土为弹性体，用梁的弯曲理论来求桩的水平抗力。本文运用有限元强度折减分析方法，将桩前土体的抗滑力进行折减，建立桩和土体的有限元模型，并在桩土之间设置接触单元，考虑到桩和土的接触作用。计算分析得出桩的剪力、弯矩图。并与理正软件的计算结果相比较，分析误差产生的原因。
　　文章最后将有限元分析方法运用到汉中市某滑坡的治理分析中，进行了边坡的稳定性分析和抗滑桩加固的分析，得出了安全系数;同时通过改变桩在滑坡体的不同布设位置，得出对应位置的力和变形的分布以及安全系数的大小，通过有限元云图的对比分析得出最为合理的桩布置位置，为工程设计提供依据。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡稳定性评价及加固综述

1．2．2 抗滑桩研究综述

1．3 研究主要内容

2 滑坡稳定性分析及治理措施

2．1 边坡稳定性分析特点及影响因素

2．1．1 稳定性分析的特点

2．1．2 影响边坡稳定性的因素

2．2 滑坡稳定性分方法

2．2．1 定性分析方法

2．2．2 定量分析方法

2．3 有限元与边坡稳定性分析

2．3．1 边坡稳定性分析的常规有限元方法

2．3．2 有限元强度折减法与滑坡稳定性分析

2．3．3 滑裂面的确定

2．4 滑坡稳定性分析计算原理

2．5 滑坡治理措施

2．6 本章小结

3 有限元强度折减法及Midas／GTS的应用

3．1 有限元基本原理

3．2 强度折减法

3．2．1 安全系数的定义

3．2．2 强度折减法在应用中的问题

3．3 Midas／GTS在滑坡治理中的应用研究

3．4 本章小结

4 抗滑桩的内力计算方法与原理

4．1 抗滑桩的分类

4．2 水平受荷桩受力性状

4．2．1 水平受荷桩受力变形机理

4．2．2 水平受荷桩受力计算

4．3 抗滑桩的传统设计计算原理

4．3．1 极限地基反力法

4．3．2 弹性地基反力法

4．4 抗滑桩内力计算的有限元方法法

4．4．1 桩身内力计算的强度折减法

4．4．2 抗滑桩的数值模拟

4．4．3 桩-土共同作用分析

4．4．4 单元类型及刚度矩阵

4．5 抗滑桩分析中几个关键问题

4．5．1 抗滑桩受到的外荷载分析

4．5．2 弹簧单元的刚度

4．5．3 自由度的耦合

4．6 本章小结

5 抗滑桩在滑坡加固中的内力计算分析研究

5．1 工程概况

5．1．1 交通位置

5．1．2 气象水文

5．1．3 地形地貌及地质构造

5．1．4 岩土类型殛特征

5．1．5 人类工程活动

5．1．6 计算参数

5．1．7 滑坡特征

5．1．8 滑坡稳定性评价

5．2 边坡稳定性的定量计算分析

5．2．1 计算原理

5．2．2 计算方案选取

5．2．3 计算参数

5．2．4 计算结果及分析

5．3 抗滑桩加固及受力变形分析

5．4 抗滑桩内力计算的有限元分析

5．4．1 边坡稳定性的有限元分析

5．4．2 抗滑桩加固有限元分析

5．5 边坡抗滑桩加固的监测

5．5．1 施工安全监测

5．5．2 防治效果监测

5．5．3 监测工作的技术要求

5．6 本章小结

6 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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