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预应力锚索框架梁内力计算及考虑摩擦力对其影响的研究

程传国  
【摘要】:预应力锚索框架是一种新型的坡体加固防护技术,它是通过钢筋混凝土框架将锚索巨大的锚固力传递给坡体,改变坡体应力状态,调用坡体自稳能力的一种主动加固方法。它安全稳定、轻巧美观,经济效益明显优于传统的重型支挡结构。但目前预应力锚索框架梁的设计计算没有相关的规范做出统一规定,理论严重落后于实践,各设计单位一般都采用经验类比法来估算地梁内力,或者按一般建筑基础的方法来计算地梁内力,如“倒梁法”、Winkler地基梁法。由于这些方法、模型本身的局限性,使得它们在某些条件下都不能很好的反映框架与地基之间的相互作用,如现实工程中经常遇到的弹性性质较好的密实厚土质或岩质坡体。而且在以前的计算中,都没有考虑框架与坡面之间强大的摩擦力引起的框架梁内力变化。 本文引入半无限弹性体模型来计算此类坡体上的框架梁内力,并在此基础上,对强大基底摩擦力引起的框架梁应力重分布现象进行评估。半无限弹性体模型把地基视为一个均质、连续、弹性的半无限体,反映了地基的连续变形性,特别适合弹性性质较好的密实厚土质或岩质坡体,这可以与Winkler模型形成互补。利用弹性力学中有关半无限弹性体的已知结论作为计算的基础,具体计算时将框架的横梁与竖肋拆分成单根梁,采用链杆法,把地基梁的无穷次超静定简化为有限次超静定问题,得出地基梁的内力计算公式。考虑摩擦力的影响时,通过一系列的假设、简化,对横梁来说,忽略由基底摩擦力产生的扭矩,把摩擦力看作是作用于横梁中轴上的均布力,则力学模型可以近似看作受均布压力的悬臂梁与两端固定梁;对于竖肋,基底摩擦力沿平行于轴线的方向作用其上,力学模型可以近似看作受均布摩擦力的悬臂梁与两端固定梁。再利用弹性力学的知识推导出摩擦力影响的公式。 以期利用推导出的公式来服务工程设计,适当减小配筋、截面尺寸或降低混凝土、钢筋的等级,优化设计,节约投资,更好的为山区基础建设服务。


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