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《西南交通大学》 2006年 博士论文
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桩锚结构设计理论及安全性评价

夏雄  
【摘要】:桩锚结构是边坡治理工程措施之一,它是在抗滑桩和锚索应用的基础上发展起来的。其基本概念借助于锚索所提供的锚固力和抗滑桩所提供的阻滑力并由二者组成的桩—锚支挡体系共同阻挡边坡的下滑,在当前工程中使用日益广泛,但其设计计算理论研究远远滞后于工程应用,特别是在长期稳定性和工程结构安全性评价方面的研究工作做得很少。因此,加强设计理论研究,是一项十分紧迫的工作。 有鉴于此,本论文结合《京珠高速公路粤境北段路堑高边坡病害预防及防治措施研究》,《川藏公路前龙段滑坡机理与整治技术研究》等科研项目,在前人已有研究成果的基础上,充分吸收相关行业的研究成果和成功经验,结合典型边坡工程的实际情况,从研究坡体压力出发,分析当前桩锚结构设计理论,对其设计方法进行改进,结合锚索锚固机理的研究,进行桩锚结构长期稳定性分析和工程结构安全性评价,以期求得较为符合实际的计算分析理论,满足工程实际的需要,更好的为工程建设服务。通过较详细的分析和研究,主要取得了如下结论与成果: (1) 坡体与桩锚结构物之间的相互作用机制,研究了抗滑桩土拱力学效应,分析了桩土应力分担比,讨论了坡体压力、土体性质以及桩土接触面性质等影响因素对土拱效应性态的影响。据此,提出了一种考虑土拱效应折减的桩土相互作用的位移模型,与现有计算模型相比,该模型能考虑滑坡推力随桩体变形、桩周岩土体变形而不断调整自身的分布,且将土拱效应引入到力学计算模型中,得出了桩后滑体系统位移为平动时抗滑桩求解的微分方程式,较之将滑坡推力设定为一固定的分布形式的现有计算方法,更符合工程实际。 (2) 考虑到工程实际中锚固段的黏结应力为非均匀分布,提出按照锚固段黏结剪应力非均匀分布的理想弹塑性模型的锚索设计理论进行该问题的分析。给出了锚索与浆体之间,以及围岩与浆体之间的黏结受力区长度解析公式,并进行了算例分析。 (3) 总结了9种影响预应力损失的主要因素,即锚索材料松弛、地层岩土蠕变、锚头夹具回缩、张拉系统摩阻、混凝土收缩与蠕变、爆破与地震作用、张拉顺序、设计荷载以及雨水入渗。针对不同影响因素的特性规律,提出应力补偿措施。


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