高边坡预应力锚索格构梁体系固坡机理研究及参数优化设计

摘要

论文研究了预应力锚索格构挡墙的加固机理，并结合北京门头沟高边坡工程，采用现场测试、数值分析等手段，分析了此类支护结构的受力机理和墙背土压力特征，最后通过正交分析，以边坡安全系数为控制指标，提出了该类支护结构的优化设计参数。通过以上内容研究，得到以下结论:
　　(1)现场测试侧向土压力沿墙高的分布不是简单矩形、梯形、三角形。在局部可能出现侧向土压力大于竖向土压力;且格构梁钢筋应力-时间变化曲线呈现“W”型，;锚索长期工作存在松弛现象，需要再次张拉提高锚索拉力。
　　(2)预应力锚索格构挡墙的加固机理为预应力锚索和格构梁复合使用，通过锚索将下滑力传递给深层稳定的岩土层中加固，形成一种有效的边坡主动抗滑体系;由于锚索作用，墙后竖向土压力沿墙高应力重分布，出现多个应力峰值，水平土压力在墙高5m处最大，而非墙底端，并且沿墙高方向呈连续波浪形分布。
　　(3)正交模型实验得出抗滑桩长度、锚索预应力、锚固段长度是影响支护效果最主要的因素。
　　(4)本工程预应力锚索格构挡墙的最优化参数组合:锚固段长度13m、直径0.2m，锚索选择4×s15.2组合，预应力为500KN;格构梁选用C30混凝土，截面形式0.4m×0.4m，抗滑桩的长度和直径为5m和0.8m;锚索和格构的间距均为3m。
　　这种研究方法，对实际工程有一定的指导意义和参考价值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 预应力锚索格构梁支护体系实验研究现状

1．2．2 预应力锚索格构梁支护体系固坡理论研究现状

1．3．3 预应力锚索格构梁支护体系数值模拟研究现状

1．3 存在问题

1．4 主要研究内容

1．5 研究技术路线

2 北京门头沟安置房边坡的工程条件

2．1 边坡条件

2．2 工程地质条件

2．3 边坡的岩土物理力学性质

3 预应力锚索格构梁设计和支护机理分析

3．1 预应力锚索格构梁设计

3．2 锚索拉力计算

3．2．1 土压力荷载简化

3．3．2 锚索拉力计算简图

3．3．3 锚索拉力公式推导

3．3．4 格构梁配筋计算

3．4 预应力锚索设计

3．4．1 预应力锚索初始张拉荷载的确定

3．4．2 预应力锚索锚固力设计值的确定

3．4．3 预应力锚索的截面积设计原则

3．4．4 预应力锚索锚固段长度的设计

3．4．5 预应力锚索自由段设计

3．5 格构挡墙支护机理分析

3．5．1 悬吊作用

3．5．2 组合梁作用

3．5．3 锚索内压加固原理

3．5．4 锚索缝缀作用

3．5．5 剪胀效应作用

3．5．6 格构挡墙侧向土压力的特点

3．6 预应力格构梁内力的计算方法与比较

3．6．1 预应力锚索格构梁的几种计算理论

3．6．2 预应力锚索格构梁的几种地基计算比较

3．7 预应力锚索格构梁施工流程

3．8 小结

4 北京门头沟安置房边坡现场试验及数据分析

4．1 监测方案的制订

4．2 测试元器件

4．2．1 测试元器件选择

4．2．2 现场试验元器件布置

4．4 现场试验结果分析

4．4．1 竖向土压力的变化特征

4．4．2 侧向土压力的变化特征

4．4．3 侧向土压力与竖向土压力比值变化特征

4．4．5 格构挡墙钢筋计的变化特征

4．4．6 锚端拉力的变化特征

4．3．7 锚索回填期锚索张拉监测

4．5 小结

5 预应力锚索格构梁的参数优化分析

5．1 模型的建立

5．1．1 数值模拟边坡概况

5．2．2 预应力锚索格构梁挡墙边坡模型的建立

5．2．3 施工步骤的确定

5．2．4 初边值条件的取值

5．3 模型的验证

5．3．1 引言

5．3．1 预应力锚索格构梁边坡数值分析

5．3．2 数值模拟和现场实验对比验证

5．3．3 倾斜式和竖直式预应力锚索格构梁支护的比较

5．4 设计参数优化研究

5．4．1 控制指标和优化因素建立

5．4．2 MIDAS／GTS强度拆减法SRM简介

5．4．3 正交实验设计优化预应力锚索格构梁挡墙参数分析

5．4．4 正交实验优化结果提出

5．4．5．锚索间距和格构间距优化

5．5 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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