预应力锚拉抗滑桩受力特性有限元分析

【摘要】： 近年来,抗滑桩尤其是预应力锚索抗滑桩已广泛地应用于滑坡防治工程中。但其设计理论研究却滞后于工程应用。目前国内外对抗滑桩的研究,除试验研究外,主要采用传统的悬臂梁法、地基系数法及弹性力学方法来进行分析。本文在前人的研究基础上,通过对抗滑桩相关设计计算理论进行研究,包括抗滑桩与边坡岩土体的相互作用,抗滑桩的土拱效应模型以及抗滑桩预应力锚索的内力计算方法进行分析。具体作了以下几方面工作: 首先,综合分析了抗滑桩及预应力锚索抗滑桩的国内外研究动态。在滑坡剩余下滑力的计算方法上,改良传递系数法,提出了精度更高,适用范围更广泛的广义不平衡推力法。 其次,对现行的抗滑桩计算方法的地基系数法进行有限元模拟,使用大型有限元软件ANSYS,建立抗滑桩和预应力锚索的有限元模型,利用弹簧模拟岩土体对桩的作用。并对一般抗滑桩与预应力锚索抗滑桩的受力和变形进行了对比分析,得到了一些有价值的结论。 再次,在对前人有关桩土相互作用的研究进行分析的基础上,应用土拱理论分析了滑坡推力在抗滑桩和桩间岩土体之间的传递机理。建立了模拟抗滑桩与土体土拱效应的平面土拱模型,研究了桩间土土拱效应的主要影响因素。以此指导桩径和桩间距的确定。提出了抗滑桩桩间距的合理范围。 最后,基于地基系数法和有限杆单元法,建立了预应力锚拉抗滑桩分析计算模型,并编制了计算程序。并分析了不同锚索预应力作用下抗滑桩桩身的受力和变形情况,以得出预应力锚拉抗滑桩的最优锚索预应力。