预应力锚索桩基托梁挡土墙工作机理分析

摘要

西南山区的铁路与公路边坡因地势险峻且地质构造复杂，因此对边坡工程的安全性提出了更高的要求。预应力锚索桩基托梁挡土墙作为一种新型支挡结构形式，不仅继承了传统桩基托梁挡土墙控制沉降变形能力强、承载能力高、施工较为简便及工程造价经济合理等优点，还进一步改善了该复合型支挡结构的受力状况，使得结构各部分内力过渡平缓，挡土墙、托梁和桩基的截面尺寸和内部配筋以及桩间距、桩锚固深度等得到进一步的优化。但是由于预应力锚索桩基托梁挡土墙整体结构较为复杂，各部分相互作用机理不够明确，因而迫切需要对该结构进行全面分析并为工程设计提出完整的计算理论。
　　本文结合以往桩基托梁挡土墙及预应力锚索的研究方法和计算理论，以实际工程为依据，针对预应力锚索桩基托梁挡土墙进行理论分析与数值模拟。首先整理提出考虑桩-梁变形协调及桩-锚变形协调的完整计算方法，然后通过ANSYS有限元分析软件建立依托实际工点的数值计算模型，并将其计算结果与理论分析的结果相对比，验证理论计算方法的可靠性。其次通过与未施加锚索的桩基托梁挡土墙相对比，分析预应力锚索对桩基托梁挡土墙的实际作用。最后对锚索锚固位置、锚索预应力值及填土材料特性三个主要因素进行研究，分析其对预应力锚索桩基托梁挡土墙的具体影响。
　　经过详细的研究与分析，本文整理提出了预应力锚索桩基托梁挡土墙完整的设计计算理论，分析了结构内各部分的相互作用，明确了预应力锚索对桩基托梁挡土墙结构内力及变形的改善效果，同时对该结构的主要影响因素进行了对比分析，从而为该支挡结构的工程实际应用提出参考建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 挡土墙、桩基础及预应力锚索的研究现状

1．2．1 挡土墙的研究现状

1．2．2 桩基托梁结构研究现状

1．2．3 预应力锚索研究现状

1．3 预应力锚索桩基托梁挡土墙研究现状

1．3．1 预应力锚索桩基托梁挡土墙发展及特点

1．3．2 预应力锚索桩基托梁挡土墙施工顺序及布置原则

1．3．3 预应力锚索桩基托梁挡土墙应用条件及适用范围

1．3．4 预应力锚索桩基托梁挡土墙与其他支挡结构优势对比

1．4 本文的研究思路和主要内容

第2章 预应力锚索桩基托梁挡土墙荷载分析

2．1 土压力分析

2．2 滑坡推力分析

2．2．1 滑移面的形式

2．2．2 滑坡推力计算

2．3 其他荷载确定

2．3．1 公路路面荷载

2．3．2 铁路路面荷载

2．4 本章小结

第3章 预应力锚索桩基托梁挡土墙内力计算理论分析

3．1 挡土墙的内力计算理论

3．1．1 上墙土压力的计算

3．1．2 下墙土压力的计算

3．2 托梁的内力计算理论

3．2．1 托梁受力分析

3．2．2 托梁的内力计算

3．3 锚索与桩的内力计算理论

3．3．1 锚索与桩受力分析

3．3．2 锚索拉力计算

3．3．3 桩的非锚固段内力计算

3．3．4 桩的锚固段内力计算

3．4 本章小结

第4章 预应力锚索桩基托梁挡土墙实例分析与理论计算

4．1 工程实例分析

4．1．1 工程概况

4．1．2 结构尺寸及土体参数

4．2 衡重式挡土墙理论计算

4．2．1 铁路荷载计算

4．2．2 上墙土压力计算

4．2．3 下墙土压力计算

4．3 托梁理论计算

4．3．1 托梁受力计算

4．3．2 托梁内力计算

4．4 锚索与桩的理论计算

4．4．1 滑坡推力计算

4．4．2 桩顶受力计算

4．4．3 锚索拉力计算

4．4．4 桩内力及位移计算

4．5 本章小结

第5章 数值分析在预应力锚索桩基托梁挡土墙结构中的应用

5．1 有限元理论应用及ANSYS程序介绍

5．1．1 有限元理论在工程实践中的应用

5．1．2 ANSYS程序简介

5．2 预应力锚索桩基托梁挡土墙的数值计算模型

5．2．1 模型尺寸与结构参数

5．2．2 土体的本构模型

5．2．3 静力边界条件的设置

5．2．4 结构单元的选取与接触面的设置

5．3 计算结果分析

5．3．1 挡土墙的内力与位移分析

5．3．2 托梁内力与位移分析

5．3．3 桩基的内力与位移分析

5．4 添加预应力锚索对桩基托梁挡土墙影响分析

5．4．1 边坡整体稳定性对比

5．4．2 各结构内力计算结果对比

5．4．3 各结构位移计算结果对比

5．5 影响结构内力与变形的主要因素分析

5．5．1 锚索锚固位置对结构影响分析

5．5．2 锚素预应力对结构影响分析

5．5．3 填土特性对结构影响分析

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献