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边坡抗滑桩受力分析与结构优化

作　者: 吴新星
导　师: 卢应发
学　校: 三峡大学
专　业: 结构工程
关键词: 滑坡抗滑机理 T型(扶臂式)抗滑桩结构优化
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

滑坡是一种相当普遍的自然灾害,人类工程活动、修建堤坝、地下工程的开挖、水库蓄水等是导致边坡失稳的重要原因,经过多年的工程实践和理论研究,滑坡防治的研究各个方面都取得了很大成就,其中支挡抗滑结构的发展应用尤为迅速,本文选择从目前滑坡治理工程中应用最为广泛的抗滑桩着手进行研究。现行的抗滑桩单桩设计中,桩体都是直桩结构,未能将单桩结构形式与桩前后土体的自然特性结合起来,当滑坡推力较大时,往往采用增大抗滑桩横截面等方式,以达到提高抗滑桩阻力、平衡滑坡推力的目的,所以现有的抗滑桩都很粗大。大截面的抗滑桩工程量大、治理成本高,因此,合理设计抗滑桩结构,对经济有效的防治滑坡是非常重要的。本文针对这些问题,结合工程实例进行了以下几个方面的对比研究:(1)抗滑桩传统计算方法;(2)预应力锚索抗滑桩抗滑机理及计算方法;(3)微型钢管桩在边坡治理中的应用及其机理分析;(4)空心抗滑桩在边坡治理中的应用及其优越性;(5)实用新型发明-T型抗滑桩的作用机理及其计算方法。本文主要研究内容及结论如下:(1)普通抗滑桩的受力模式相当于悬臂梁,计算得到桩身弯矩和剪力往往很大,相应的桩的截面尺寸也很大。增加预应力锚索后,整个结构体系接近简支梁结构,约束的增加桩身的位移更容易控制,桩身剪力、弯矩值减少较多,受力更加合理。(2)微型钢管桩是将钢管桩与微型桩技术结合起来的一种新型抗滑措施,集中了钢管桩和微型桩的优点,其对坡体扰动小,且没有开挖方,施工速度快、经济且安全。灌注的水泥浆不仅提高了钢管桩自身的强度,更提高了微型抗滑桩治理区域岩土体的完整性和整体强度。微型钢管抗滑桩一般成排布置,桩顶用连梁连接,呈平面或空间刚架体系,载荷由桩-土复合结构共同承受,可将其看做复合型挡土墙,由于桩在土中起到加筋的作用,因而土的刚度发生了变化,所以桩的变形显著减少。文中尝试以安全系数法和类比法分析微型钢管桩加固后边坡的稳定性,并通过工程实例证明了分析方法的正确性和微型钢管桩的经济有效。(3)空心抗滑桩集抗滑桩与集水井的优点于一体,用于边坡治理不但和传统抗滑桩一样可以承受较大的横向荷载,而且由于其空心构造,可以降低滑体内地下水位,降低滑体重度,提高滑体自身的稳定性,且受力更加合理,经济效益显著。在应对突发灾害,尤其是地下水引起的失稳破坏方面,更是有着明显的优势。(4)T型抗滑桩是在总结分析传统抗滑桩的优点和不足的基础上提出的,目前对于承受较高推力的抗滑桩而言,其截面往往较大且部分抗滑桩顶部设置锚索,大截面的抗滑桩工程量大、治理成本高;本文提出的T型抗滑桩提高了抗滑桩抗弯能力,减小抗滑桩长度、截面尺寸及配筋量,经济有效的防治滑坡,并能代替现行广泛使用的桩锚联合支护体系,避免此联合体系的不足。针对T型桩的结构特点,本文采用悬臂桩法和地基系数法建立了T型抗滑桩在不同的桩底支撑条件下的桩体内力计算公式,并以此为基础,与传统抗滑桩对比,说明T型抗滑桩的优越性。

全文目录

内容摘要  4-6
Abstract  6-8
引言  8-9
一、绪论  9-15
  1.1 选题依据及研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 论文主要研究的内容和成果  13-15
二、抗滑桩传统设计计算方法  15-22
  2.1 抗滑桩设计计算步骤  15
  2.2 国内工程常用的计算方法  15-16
  2.3 抗滑桩设计基本规定  16
  2.4 滑坡推力计算  16-19
  2.5 桩的要素设计  19-22
三、预应力锚索抗滑桩结构计算方法  22-38
  3.1 计算基本假定及基本参数选取  22-23
  3.2 弹性桩结构模式计算  23-27
  3.3 刚性桩模式结构计算  27-31
  3.4 求解桩顶位移  31
  3.5 刚性桩的稳定性条件  31
  3.6 工程实例  31-37
  3.7 小结  37-38
四、微型钢管桩在边坡治理中的应用及分析探讨  38-46
  4.1 微型钢管桩的特点  38
  4.2 微型钢管抗滑桩设计及机理分析  38-40
  4.3 工程应用实例  40-45
  4.4 小结  45-46
五、关于空心抗滑桩的研究  46-53
  5.1 问题的提出  46-47
  5.2 空心桩的构造特点及受力特性  47-48
  5.3 空心抗滑桩计算方法  48
  5.4 工程实例  48-52
  5.5 小结  52-53
六、T 型（或扶壁式）抗滑桩专利技术  53-84
  6.1 背景技术  53
  6.2 发明内容  53-54
  6.3 具体实施方式  54-55
  6.4 T 型（或扶壁式）抗滑桩结构计算  55-82
  6.5 小结  82-84
结论  84-86
参考文献  86-90
后记  90-91
附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论著  91

边坡抗滑桩受力分析与结构优化

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