新型预应力锚拉式桩板墙的原型观测分析

该结构由墙面桩、挡土板、预应力锚索、锚定桩及填土组成。在结构中埋设土压力盒、钢筋计、混凝土应变计、锚索拉力环、填土中的沉降杯、墙面桩的水平位移观测尺,观测土压力、桩弯矩及位移、锚固段接触面应力、锚索拉力、填土沉降等;观测结果表明锚索张拉能有效降低桩身最大弯矩并使墙后土压力值的大小及分布明显改变,出现新的规律;而且,在双排锚索的张拉作用下锚固段长度可适当减小。     

预应力锚索桩板墙地震响应的振动台试验研究

作为一种轻型支挡结构,预应力锚索桩板墙具备安全、可靠、造价低等优势,汶川地震也证明了它具有良好的抗震性能。但由于此结构体系的受力复杂,目前一系列基础研究问题仍没有解决,理论研究远落后于工程实践,特别是在抗震设计理论研究方面。通过最直接的室内研究手段——大型振动台试验对预应力锚索桩板墙进行了地震响应研究,输入加速度时程选取卧龙台站实测水平向和竖直向地震波,并按相似比处理,测试了桩身6个高度位置的地震土压力、2个高度位置的位移、边坡中5个高度位置的加速度以及锚索预应力的时程变化。试验结果揭示了预应力桩板墙在地震作用下的土压力分布规律、桩身位移和锚索预应力的地震响应特征以及加固边坡的动力特性和加速度放大效应,为深入了解预应力锚索桩板墙的抗震表现和抗震机理提供了可靠的依据。     

预应力锚索桩板墙的地震响应及影响参数研究

汶川地震震害调查表明,使用预应力锚索的桩板墙变形协调性更好,抗震性能提高,但目前在预应力锚索桩板墙的抗震设计理论研究方面仍比较落后。本文利用FLAC^3D对预应力锚索桩板墙的地震响应特征进行了研究,包括桩身土压力分布、桩身变位及锚索内锚段应力的动力响应特性等,并通过改变地震动参数、材料参数和结构设计参数,进行了多种工况的分析,系统研究了影响参数对桩-土-锚动力耦合相互作用规律的影响。通过对FLAC^3D的数据分析,其研究结果表明:锚索限制了桩板墙结构的运动,墙后土压力在锚索附近显著增大;桩前基础表面的土体易损坏,因此,应高度重视桩前位置,这对抗震设计有积极影响;随着内聚力和内摩擦角的增大,桩的位移、应力和锚固轴力等减小;锚索存在临界有效锚固长度,在临界范围内,通过减小桩间距来提高加固效果并不明显。研究成果加强了对预应力锚索桩板墙抗震表现的认识,也为深化抗震机理研究提供了可靠的依据。     

基于土拱效应的悬臂式抗滑桩桩间挡板土压力计算

土拱效应在抗滑桩发挥其支护功能中起到重要作用,通过对悬臂式抗滑桩桩后土拱的合理拱轴线的假定,建立土体平衡方程计算了土拱的极限高度;同时通过建立微分方程对挡板的土压力进行了计算;并将计算结果与重庆市地方标准的公式及主动土压力公式进行比较,得出的土压力的值的大小位于重庆市地方规范与主动土压力之间,并与模型试验的结果相验证,得到了比较吻合的结果。研究可为西南地区的抗滑桩桩间挡板的设计提供依据。     

新型预应力锚拉式桩板墙的弹性约束地基系数法

预应力锚拉式桩板墙是在桩板墙及锚拉抗滑桩基础上发展起来的一种新型文档结构。基于结构矩阵方法，结合工作特点，考虑了锚索的弹性约束、填土土压力随位移的变化关系、锁口处位移和内力的连续条件，计入了桩锚固段变形对桩位移和内力的影响，分别导出了锚固段及受荷段的刚度矩阵，编制了相应的计算程序，计算了墙面桩的位移、弯矩、锚固段应力及应变、锚索拉力等。所得结果与其他方法相比，有较好的规律性和可比性，可供相关工程参考和借鉴。     

悬臂式抗滑桩桩间挡板土压力的计算

土拱效应在悬臂式抗滑桩发挥支挡作用时起到关键作用。计算桩间挡板土压力时,需考虑桩后土拱效应,建立相应计算模型,得到桩间挡板土压力表达式,并分析不同参数变化时桩间挡板土压力的变化。     

桩锚挡墙支护体系挡板土压力的试验研究

本文通过对砂土室内模型试验中土压力、挡板水平位移等实测资料的研究 ,重点分析了填土后挡板上土压力的分布形态及土压力大小 ,探讨了挡板工作机理 ,并与平行墙土压力计算式的计算结果进行了拟合 ,提出由于土拱的存在 ,挡板后土压力要小于库仑或朗金理论的计算值 ,挡板后土压力可用平行墙土压力计算式进行计算的观点。     

桩锚挡墙支护体系挡板土压力的试验研究

本文通过对砂土室内模型试验中土压力，挡板水平位移等实测资料的研究，重点分析了填土后挡板上土压力的分布形态及土压力大小，探讨了挡板工作机理，并与平行墙土压力计算式的计算结果进行了拟合，提出由于土拱的存在，挡板后土压力要小于库仑或朗金理论的计算值，挡板后土压力可用平行墙土压力计算式进行计算的观点。     

悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应研究

基于1∶10的抗滑桩与土体相互作用模型试验,对悬臂式抗滑桩桩前被动区土体的成拱效应趋势做了初步探讨,利用ANSYS对悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应的形成过程及其影响因素进行数值分析,研究了桩身水平位移、桩间距、土体黏聚力和内摩擦角等因素对被动土拱效应的影响。结果表明:相邻两桩桩前一定范围内土体中会产生被动土拱效应,且随着桩身水平位移的增加和沿桩深度的减小,被动土拱效应增强,土拱范围变大;随着桩间距的增加,被动土拱效应减弱,土拱形态先变陡峭而后逐渐变平缓;土体黏聚力与被动土拱效应呈正相关关系,而土体内摩擦角对被动土拱效应的影响较小。     

变刚度悬臂式双排抗滑桩水平推桩模型试验研究

双排抗滑桩常用于加固大型滑坡,其中悬臂式双排抗滑桩由于施工便利,受到工程界广泛重视。已有研究表明,后排桩承受的滑坡推力大于前排桩,是困扰设计的重要问题。文章借鉴变刚度调平设计原理,通过改变前后排桩间距实现前后排桩刚度的调整,设计了变刚度悬臂式双排抗滑桩支护形式,并进行了室内水平推桩模型试验,得到桩顶及坡顶位移、桩身弯矩以及滑体内土压力分布。结果表明：水平推桩模式下,桩顶位移和桩身弯矩随荷载增大而增大,模型边坡沿着滑动面破坏,根据桩顶的荷载-位移曲线,双排桩在推力作用下的发展过程被划分为三个阶段;适度增大前排桩的桩间距并不会明显降低双排抗滑桩的临界荷载;采用变刚度调平设计悬臂式双排抗滑桩,前排作用被充分调动,前后排最大弯矩差值变小;双排抗滑桩存在明显的三维土拱效应,在推力方向上被划分为后排桩后土拱效应、桩排间土拱效应、前排桩前土拱效应,在深度方向上,滑体中部土拱效应与滑体下部有所不同;适度扩大前排桩的间距,桩排间土体保持稳定,未见土体绕流现象,桩排间土拱效应作用明显。     

Behaviour of Pile Group behind a Sheet Pile Quay Wall Subjected to Liquefaction-Induced Large Ground Deformation Observed in Shaking Test in E-Defense Project

This paper aims to illustrate a large-scale test on a pile group and a sheet pile quay wall which were subjected to liquefaction-induced large ground deformation. The sheet pile quay wall was displaced laterally and the 2×3 pile group was forced by the flow of liquefied soil. This experiment was conducted in March 2006 at the National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED), Hyogo Earthquake Engineering Research Center, Japan. Liquefaction-induced lateral spreading was achieved, and soil moved laterally about 1.1 m behind the sheet pile quay wall. Lateral soil displacement was measured by the inclinometers, and results were in close agreement with the directly observed values. Soil lateral displacement and velocity of soil flow decreased as the distance from the quay wall increased toward the landside. Bending strain records were able to explain the damages to the piles, yielding at the top and buckling at the middle height. Lateral force of the liquefied soil exerted on the piles was obtained using earth pressure (EP) sensors and it is shown that rear row piles (close to the quay wall) received larger lateral forces than front row piles (far from the quay wall). This behaviour is explained by the distribution of displacement and velocity of the liquefied soil throughout the shaking. In addition, the lateral soil force was back calculated from strain gauge data and the results are compared with the ones directly measured by the EP sensors. Then, the limitations and advantages of the back-calculation approach are elaborated in this study. Moreover, the time history of lateral soil force showed no correlation with either soil or pile displacements, while it demonstrated a fairly close correlation with the relative velocity until a specific time. This interesting finding would confirm the rate-dependent behaviour of the liquefied soil, though more data from large scale experiments, field testing and centrifuge model tests are needed in this regard.     

Behavior of Sheet Pile Quay Wall Stabilized by Sea-Side Ground Improvement in Dynamic Centrifuge Tests

Sea-side ground improvement is one of the techniques used for increasing seismic stability of sheet pile quay wall. A series of centrifuge shaking table test is conducted to investigate the seismic behavior of sheet pile quay wall stabilized with sea-side cement deep mixing (CDM). At 50 g centrifugal acceleration, the clay ground is consolidated and four to five stages of shaking are applied to the quay wall. The recorded input-output accelerations, deflection of the quay wall, earth pressures along depth and pore pressures were used to evaluate the behavior of the stabilized sheet pile quay wall. The results indicated that an improved area provides significant resistance against seismic loading. The ground improvement can reduce 30% to 60% bending moment during the seismic loading. The horizontal deflection of the quay wall decreases rapidly with increase in area of the CDM until it reaches a certain limit. Prediction by the numerical model agrees fairly well with the results of centrifuge model tests.     

岩锚解耦测试及其边坡稳定性计算

通过分析边坡坡体在锚固预应力作用下的受力特点，认为应将边坡稳定性计算分为锚固体与坡体的耦合和解耦2个阶段进行，并分析了解耦阶段、锚固力的组成及其作用特点。分析结果表明，解耦阶段的锚固力大小与边坡不稳定体沿潜在的弱面位移有直接关系。结合预应力锚索框架加固边坡的实际特点，进行锚索拉力及梁底土压力的长期观测，验证解耦阶段的实际存在。将锚固体与坡体解耦阶段边坡所受的锚固力分为原锚索预应力的剩余值和岩土体与灌浆体间的剪切阻力，并假设边坡土体均匀、锚固边坡体系是一个平面应变问题，从而导出以岩土体沿潜在滑面位移为基础的解耦阶段边坡稳定性计算方法。该方法考虑边坡和锚索的实际工作状态，故计算结果较以往算法更切合实际，并给出实际算例加以验证。     

锚索抗滑桩加固路堤工程实例分析

 国内甬台温高速公路路堤在施工过程中产生较大的沉降和侧向位移，呈现出滑坡的初期征兆。为提高本路段路堤的抗滑稳定性，在坡脚处布置钻孔灌注桩结合预应力锚索的锚索抗滑桩式挡土结构以控制路堤沉降和侧向变形，并同时实施变形与稳定性监测。通过对该路堤锚桩挡土结构内力与变形的观测监控，取得了较为完整的观测资料，在高路堤填土施工中起到指导与控制作用；结合本工程的实际监测和数据分析，评价锚索抗滑桩加固路堤的机制和效果，提出采用锚索抗滑桩加固措施时应注意的一些问题和建议，以期为类似工程提供参考和借鉴。     

预应力锚索桩板墙变形特性研究

为了掌握预应力锚索桩板墙的变形规律,查明其影响变形的参数,通过现场实测与数值计算方法对预应力锚索桩板墙的变形进行了研究。实测结果表明,预应力锚索桩板墙在施工阶段最大变形发生在墙的中部,施工完成后,由于锚索的预应力损失、岩土体蠕变以及车辆荷载的作用等原因,变形最大位置逐渐转移到了墙的上部;计算结果表明,墙后填料强度、墙背粗糙度、桩板的柔度、锚索预应力和位置等都对挡墙的水平位移影响显著。为控制挡墙的最大变形,在填料选择方面,要采用变形模量较大,摩擦角较大的填料进行填筑,填料摩擦角以不能低于20°为宜;在桩板的选择方面,要保证桩板粗糙度较大,桩板柔度较小的桩体,桩板的柔度系数宜控制在0.25～0.5范围内;在锚索预应力的大小与作用点位置选择方面,锚索预应力不宜超过600 kN,单排锚索宜作用在0.2H～0.3H高度位置。     

路堤式加筋土挡墙的试验研究

对铁路路堤式加筋土挡墙的墙面板水平土压力、墙后土体垂直土压力及加筋材料变形进行了现场原位试验,分析了加筋土挡墙面板水平土压力沿墙高的变化及分布规律、墙后土体垂直土压力变化及加筋材料的变形随填高及时间的变化规律。路堤式加筋土挡墙的面板水平土压力沿墙高呈曲线型分布,同一水平面同一层拉筋的不同位置垂直土压力不一致,实测垂直土压力与理论垂直土压力的比值随距面板的距离增大而线性增大,并得出了路堤式加筋土挡墙的破裂面。     

桩承式加筋路堤土拱及格栅受力模型试验研究

介绍了桩承式加筋路堤足尺模型实验装置,该实验装置利用PVC材料水袋模拟桩间软土,从而在一定程度上能够控制桩土差异沉降。路堤填筑过程中测试了路堤内部土压力以及格栅拉力,并且重点分析了桩帽和桩间不同位置处土压力以及格栅拉力随填筑高度的变化规律。实验结果表明,路堤在填筑过程中发生了明显的土拱效应,路堤填筑完成后桩土应力比约为8.46,土拱高度约为1.125倍桩间净距;单向土工格栅能够进一步将桩间上方土压力传递到桩顶上方;随着路堤填筑高度的增加,格栅拉力增长并不大,路堤横向滑移引起的格栅拉力可以忽略不计。