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抗滑桩设计计算方法研究

李荣峰  
【摘要】:抗滑桩作为一种有效的支挡结构物,在滑坡治理工程中得到了广泛的应用,但是其设计计算方法明显滞后于工程需要。本文详细介绍了抗滑桩设计计算压力法、位移法和有限元法的研究现状,分析了三种方法在应用中存在的问题,对有限元法进行了改进。 弹性地基梁有限元法通常将抗滑桩所受的荷载人为设定为滑坡推力,没有考虑桩土相互作用过程中土压力的动态调整;而连续介质有限元法由于桩土共节点处的实际变形不协调,也不能反映抗滑桩实际的受力和变形性状。本文将弹性地基梁有限元法和连续介质有限元法结合,提出了抗滑桩设计计算的位移迭代有限元法,建立了单排抗滑桩和双排抗滑桩有限元模型,对两种模型的抗滑桩桩身内力和位移分别进行了计算。 对于单排桩有限元模型,可将滑坡支护体系分为桩后岩土体、抗滑桩和桩前岩土体3个彼此独立又相互作用的模型,各模型可分别求解,但共享边界条件,岩土体采用实体单元模拟,按平面三角形进行网格划分,抗滑桩采用梁单元模拟,按一维梁单元进行网格划分,同时假定桩孔开挖瞬间完成,桩体侧向位移为零,并将桩后滑坡推力按静止土压力作用于桩上,然后利用有限元软件按位移迭代有限元法进行求解,当前后两次桩身位移值基本相等时迭代结束,此时桩身的内力和位移即为桩-土位移协调时的求解结果。 对于双排桩有限元模型,可将滑坡支护体系分为桩后岩土体、第一排抗滑桩、桩间岩土体、第二排抗滑桩和桩前岩土体5个彼此独立又相互作用的模型,然后按位移迭代法进行求解,当前后两次桩身位移值基本相等时迭代结束,此时桩身的内力和位移即为最终解。 该法在计算过程中较好的模拟了桩土相互作用过程中的位移协调,并对桩后滑体的滑坡推力以及桩前滑体的抗力进行动态调整,符合抗滑桩实际的受力和变形性状;同时该法通过将岩土体实体单元和抗滑桩梁单元在交界面处共用节点,避免了对两种交界面单独设置接触面单元。通过工程实例,对位移迭代有限元法和压力法计算结果进行了分析和对比,结果表明,位移迭代有限元法能较好地反映抗滑桩实际的受力和变形性状,更加符合工程实际。


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