框架预应力锚杆是近年来广泛地应用于边坡加固的一种新型支护结构，但其设计计算理论不太完善，我国也无相应的设计规范。因此，出现了设计计算方法滞后于工程实际应用的现象。本文针对框架预应力锚杆支护结构的设计计算中存在的问题，围绕框架预应力锚" />

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框架预应力锚杆支护结构的设计与分析研究

作　者: 郑善义
导　师: 朱彦鹏
学　校: 兰州理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 框架预应力锚杆有限元扭转预应力侧移内力设计计算模型试验
分类号: TU378.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

预应力锚杆的学位论文">框架预应力锚杆是近年来广泛地应用于边坡加固的一种新型支护结构，但其设计计算理论不太完善，我国也无相应的设计规范。因此，出现了设计计算方法滞后于工程实际应用的现象。本文针对框架预应力锚杆支护结构的设计计算中存在的问题，围绕框架预应力锚杆的设计与分析展开研究。首先，根据有限元法基本原理，以现行JGJ120-99为依据，考虑立柱和横梁的弯曲和扭转作用，建立了土压力作用下框架有限元计算模型，利用MATLAB语言编制了计算程序。结合工程实例，分析了框架梁的整体受力特点、扭转和立柱间距对框架和锚杆内力的影响，并对倒梁法计算单元的划分和锚杆内力计算的参数进行了修正。其次，在以上计算分析的基础上，根据实际工程经验，对框架预应力锚杆位移控制设计方法进行研究，主要包括以下几个方面的内容：①根据施工过程和受力分析，把设计计算分为边坡开挖和工作两个阶段，提出了一种位移控制的设计方法，可以合理地确定施加预应力的大小；②把框架梁拆分成独立的立柱和横梁，考虑土与结构的相互作用和锚杆预应力对控制支护结构位移的贡献，在计算中引入了基于弹性地基梁连杆法的结构力学简化计算模型，该方法不但简单实用，而且还可以计算结构的位移；③考虑施加预应力的影响，对框架预应力锚杆进行整体稳定性验算；④结合工程实例，进一步说明该设计方法的计算过程和特点。最后，结合试验室大比例模型试验对本文提出的设计分析方法进行验证。对理论计算结果与试验测试结果进行了对比分析，验证了本文所述设计分析方法的可行性和合理性。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的来源、意义、目的  10-11
    1.1.1 课题的来源  10
    1.1.2 课题的意义  10-11
    1.1.3 课题的目的  11
  1.2 边坡支护技术研究现状  11-14
  1.3 预应力锚杆的学位论文">框架预应力锚杆概述及研究现状  14-17
    1.3.1 框架预应力锚杆支护结构概述  14-15
    1.3.2 框架预应力锚杆(索)的分析及内力计算研究现状  15-16
    1.3.3 框架预应力锚杆结构研究动态  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-18
第2章土压力作用下框架的计算分析  18-40
  2.1 概述  18
  2.2 框架模型的选取  18-19
    2.2.1 框架计算模型的选取  18-19
    2.2.2 框架梁有限元模型的选取  19
  2.3 框架梁单元刚度矩阵  19-21
    2.3.1 局部坐标系下杆件单元的位移和杆端力符号规定  20
    2.3.2 框架梁的单元刚度矩阵  20-21
  2.4 土压力模型的选取及其在梁单元上的分配  21-26
    2.4.1 经典土压力理论  22
    2.4.2 土压力计算模型的选取  22-24
    2.4.3 非单—土层的土压力简化计算分析  24-25
    2.4.4 土压力在梁单元上的分配  25-26
  2.5 整体刚度方程  26-30
    2.5.1 坐标变换  26-28
    2.5.2 整体刚度方程  28-29
    2.5.3 约束的处理  29-30
  2.6 求结构内力  30
    2.6.1 单元内力  30
    2.6.2 锚杆拉力  30
  2.7 有限元程序的实现  30-32
  2.8 算例计算及分析  32-40
    2.8.1 扭转对结构内力的影响  32-35
    2.8.2 立柱间距对结构内力的影响  35-36
    2.8.3 对倒梁法计算单元划分参数的修正  36-40
第3章框架预应力锚杆位移控制设计方法的研究  40-57
  3.1 概述  40
  3.2 受力分析  40-41
  3.3 位移控制设计方法的提出及基本假定  41-42
    3.3.1 位移控制设计方法的提出  41
    3.3.2 基本假定  41-42
  3.4 框架预应力锚杆开挖阶段计算  42-49
    3.4.1 锚杆预拉力的分配  42-43
    3.4.2 立柱的计算  43-47
    3.4.3 横梁的计算  47
    3.4.4 土层参数的确定  47-49
  3.5 框架预应力锚杆工作阶段计算  49-52
    3.5.1 土压力模型  49
    3.5.2 挡土板设计  49-50
    3.5.3 立柱的计算  50-51
    3.5.4 横梁的计算  51-52
  3.6 锚杆的计算  52-53
  3.7 框架预应力锚杆支护结构整体稳定性验算  53-54
  3.8 工程应用  54-57
第4章试验验证  57-61
  4.1 试验概况  57-58
  4.2 试验验证  58-61
    4.2.1 试验施加的荷载  58-59
    4.2.2 理论计算与试验结果对比分析  59-61
结论与展望  61-63
  结论  61-62
  展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  67-68
附录B 部分源程序及算法  68-75

框架预应力锚杆支护结构的设计与分析研究

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