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框架预应力锚杆支护结构的设计与分析研究

郑善义  
【摘要】: 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。


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