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黄土高填方边坡新型组合支挡结构静力分析

陶钧  
【摘要】:我国经济的发展使得建设用地的需求越来越大,而西北地区多为黄土山区,其城市和交通设施的建设空间日趋紧张。削山填沟是一种创造用地空间的有效手段。伴随着削山填沟,会遇到大量的黄土填方边坡工程。与以前的边坡工程相比,近年来出现的填方边坡工程呈现出坡度陡、高度高、填方量大的特点。且边坡工程本身包含岩土、结构、地质等复杂因素的影响,边坡工程事故也时有发生。因此,当今的边坡工程对边坡加固设计提出了更高的要求。加固边坡的支护结构形式多种多样,然而加固支护黄土高填方边坡时,传统的单一结构形式已经完全不能满足边坡工程对变形位移和稳定性的需求。本文主要针对黄土高填方边坡工程,通过提出理论、现场监测试验、数值分析的手段,介绍并深入研究了新型结构——框架预应力锚托板的设计方法和工作机理。以一实际黄土高填方边坡为背景,综合研究、分析、并评价了组合支挡结构——框架预应力锚托板+预应力锚索桩板墙加固支护该边坡的效果。研究成果将为类似黄土高填方边坡的加固支挡提供借鉴。本文主要研究内容及结论如下:(1)针对现阶段加固黄土填方边坡的问题,填补了新型结构框架预应力锚托板设计理论上的空白,给出了框架预应力锚托板的设计方法以及稳定性计算方法,并运用数值分析方法验证了其合理性。(2)建立有限元分析模型,用数值分析方法研究了填土施工过程中锚托板的受力分布变化从而揭示其工作机理,结果证明了其对填方边坡良好的加固作用,并为该结构的设计应用提出合理的建议。(3)通过实际工程的现场监测试验,研究分析了预应力锚索桩板墙桩身所受土压力分布变化规律,及锚索的轴力发展规律,为今后运用预应力锚索桩板墙加固黄土高填方边坡工程提供指导。(4)通过现场取样,进行室内土工试验,为组合支挡结构——框架预应力锚托板+预应力锚索桩板墙加固高填方边坡的数值模拟分析提供填土的物理参数取值依据。分析了施工过程中现场环境因素对场地不同区域填土物理参数的影响。建立高填方边坡数值模拟模型,证明了框架预应力锚托板的独特优势,以及与预应力锚索桩板墙加固坡体的良好协同工作效果。


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