强震条件下边坡悬臂式抗滑桩抗震设计计算方法研究

摘要

抗滑桩作为边坡工程中的一种常用支挡结构，能够有效的控制坡体变形，提高边坡稳定性，一直是岩土工程领域的研究热点，但目前对于强震条件下抗滑桩抗震设计方法的研究相对较少。5.12汶川地震震害调查表明，许多抗滑桩加固的道路边坡在地震过程中遭到了不同程度的破坏，有些严重影响了公路的正常使用，说明传统抗震设计方法还存在一定的缺陷。因此，为确定更为优化和合理的抗震设计计算方法，本文对强震条件下加固土质边坡的悬臂式抗滑桩进行了以下研究：
　　1)基于5.12汶川地震中卧龙站测得的地震加速度，采用FLAC软件对悬臂式抗滑桩加固的边坡进行了动力分析，讨论了桩身锚固段深度、截面尺寸以及地基刚度对桩身内力和变形的影响，确定了边坡抗震加固时其合理取值。
　　2)通过有限元动力计算，确定了碎石土和粘性土边坡的桩后水平滑坡推力及其作用点位置，讨论了桩后坡体压力在地震过程中的分布形式及变化规律，得出随着地震加速度的增大，滑坡推力作用点位置逐渐提高，坡体压力逐渐增大，且呈弓形分布，并给出了便于实际操作的简化分布模式。
　　3)采用极限分析上限定理，确定了不同设计安全系数下的抗滑桩有效抗力，并结合Newmark滑块位移法推导出边坡在地震作用下产生整体滑动的屈服加速度及永久位移，讨论了设计安全系数对边坡永久位移的影响，得出随着设计安全系数的增大，有效抗力和屈服加速度均逐渐增大，而永久位移呈指数函数式减小。
　　4)根据桩周岩土体的侧向容许承载力的要求，采用弹性地基反力试算法确定了桩前塑性锚固区的范围，并依此将抗滑桩划分为受荷段、塑性锚固段和弹性锚固段，推导出桩身各段的内力和变形公式，在此基础上建立了合理的弹塑性抗震设计计算优化方法。
　　本文在地震动力作用下边坡抗滑桩受力特征、永久位移计算方法以及抗滑桩的弹塑性优化抗震设计计算方面的研究成果，可为加固土质边坡的抗滑桩抗震设计计算提供一定的理论指导和参考。