新型预应力锚拉式桩板墙的三维有限元计算分析

在平均坡角为30°的山区岩坡上,要求在40m宽的平台铺设三线铁轨,经过重力挡墙及架桥等方案比较,选择了新型预应力锚拉式桩板墙的结构。对该结构进行了室内地质力学模型试验,现场原位观测,二、三维有限元分析及地基约束系数法分析。对一个三维有限元程序进行了改进,计算了墙面桩的位移、内力和变形,锚固段的位移和应力,填土的土压力,锚索的拉力等。与其他方法相比,所介绍的计算结果更具合理性,为工程设计施工提供了可靠数据,也可供相关工程借鉴。     

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。     

深基坑预应力锚杆轴力分布研究

为了研究深基坑桩锚支护结构中锚杆的内力与变形的影响因素,采用理论推导、现场试验与数值模拟相对比的方法。运用半无限边界上一点作用垂直力的布辛涅斯克(Boussinesq)问题的位移解,推导出锚杆锚固段的轴力分布的公式。运用有限差分法,采用岩土软件FLAC3D建立深基坑桩锚支护结构的仿真模型,并对支护结构中锚杆的内力与变形进行数值模拟。分析结果表明:理论计算、现场试验与数值模拟得到的结果基本吻合,表明由布辛涅斯克问题推导出锚杆锚固段轴力分布函数是正确的,为锚杆的计算提供了一种理论依据;用FLAC3D数值模拟深基坑支护结构中锚杆的内力与变形是可行的。在锚杆的张拉过程中,锚杆在自由段的轴力和变形量最大,从锚固段开始,锚杆的轴力和变形量逐渐减小,最后趋于零。     

基于PLAXIS的某深基坑桩锚支护结构的数值分析

运用Plaxis有限元软件对某深基坑桩锚支护结构进行了开挖过程的模拟,并对围护桩水平位移及锚索内力的计算值与实测值进行比较分析。结果表明:支护结构的位移及内力都处于可控状态,桩锚支护结构用于宽大深基坑是可行的;围护桩水平位移计算值与实测值的变形曲线基本一致,锚索内力的变化趋势基本相同,通过Plaxis进行的基坑开挖模拟计算是可行的。     

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。     

分层土中锚杆变形的荷载传递分析法

根据锚杆与土体的相互作用机理,以弹性力学为基础,建立了拉拔荷载下锚杆锚固体与土体的受力平衡方程,在忽略土体的无旋应变下,利用锚固体和土体的变形协调和锚固体微元的平衡方程,推导出了锚固体外拉荷载与端头位移的弹性解析表达,并以此为基础,利用传递矩阵方法,计算并分析了分层土中单桩抗拔荷载和位移的关系。     

土体冻胀对桩锚支护结构影响试验研究

在我国西北季节性冻土地区,冬季土体冻胀对基坑安全危害不容忽视。为探究土体冻胀与桩锚支护结构间的相互作用,进行桩锚支护结构基坑冬季室外试验。通过研究冻胀作用下桩锚支护结构内力与桩后土压力的变化规律,得出以下结论:浅层桩侧土压力易受温度与土体含水率等多种因素影响产生突变;支护桩上部内力随冻胀次数增加而增大,锚杆能够减弱土体冻胀对桩身内力的影响;温度降低可使桩身上部弯矩增幅变大;锚杆自由段应力大于锚固段,且锚固段应力易受冻胀作用影响产生增长。所得结论可为桩锚支护结构在季冻区基坑工程中的应用提供参考。     

拉锚式双排桩围护结构设计计算方法

针对拉锚式双排桩围护结构的特点,提出了分离协调计算法的设计流程,利用该方法确定排距、后排桩间距等参数。采用分离协调式法、平面杆系整体计算法与有限元法分别计算结构受力与位移,探讨了拉锚式双排桩的变形和受力特性。将三种方法的设计计算结果以及位移监测数据进行了对比,结果表明平面杆系整体计算得到的位移与有限元法计算和监测数据较为接近,其桩身内力也与有限元法较为吻合,而分离协调式法结果较为保守,与实际存在较大差别。其原因在于连梁的拉锚作用使得其按规范规定的极限位移在实际中不会达到。实际应用时要结合两种方法的特点,采用分离协调式法确定参数,平面杆系整体计算法进行校核与优化,以实现设计的可靠性和经济性要求。     

桩锚支护结构锚杆设计参数分析

以实际工程为背景,建立深基坑桩锚支护结构的三堆数值计算模型,分析不同锚杆设计参数(锚杆弹性模量、角度、锚固长度等)对桩锚支护结构位移、内力的影响及其随锚杆参数的变化规律,并对不同锚杆模量参数下基坑角部的空间效应进行探讨.结果表明,适当调整锚杆的相关设计参数以及合理利用基坑角部效应,可以有效减少桩锚支护结构的水平位移,达...     

桩锚固段（锚固点）对桩稳定性的影响

从锚固段长度与桩内力的关系,锚固点位置对桩正截面和斜截面设计的影响分析了桩锚固段（点）对桩稳定性的影响,结果表明：锚田段（点）长度对桩身稳定性及受力影响很大,设计中应根据工程实际情况,合理的选择锚固段长度和锚固点位置。     

公路桩板挡土墙合理支挡高度的研究

悬臂式桩板挡土墙因诸多优点被日益广泛地应用于公路路基支挡工程中,但其支挡高度(即桩的悬臂长度)过大时,结构的承载能力、可靠度和经济性都将劣化。通过对桩板挡土墙的支护抗力、桩顶位移、工程造价与支挡高度关系的定量分析,得到其综合特性曲线,据此提出了公路桩板挡土墙支挡高度的合理区间值。     

地震作用下挡土墙位移模式的振动台试验研究

 设计并完成2个比尺1∶8的边坡大型振动台模型试验,通过水平向(X向)、竖直向(Z向)和水平竖直双向(XZ双向)3种激振方式,研究汶川波地震作用下重力式挡墙、桩板式挡墙、锚杆格构式框架和预应力锚索格构式框架护坡位移模式及变化特性,并且分析各支挡结构的抗震性能。研究表明：(1) X向或XZ双向激振下,重力式挡墙和桩板式挡墙在激振加速度峰值AXmax≤0.4 g时的永久位移,以及Z向激振下桩板式挡墙和预应力锚索框架护坡的永久位移可忽略不计;(2) X向激振下,当激振加速度峰值AXmax＞0.4 g时,重力式挡墙位移模式为向土体方向滑动和绕墙踵向土体方向转动的耦合,且以滑动为主,而桩板式挡墙位移模式为向土体方向滑动。Z向激振下,当激振加速度峰值AZmax＞0.267 g时,重力式挡墙位移模式为向土体方向滑动和绕墙踵向土体方向转动的耦合。XZ双向激振下,AXmax＞0.4 g和AZmax＞0.267 g时,重力式挡墙位移模式为向土体方向滑动与绕墙趾向土体外侧转动的耦合,且以转动为主,而桩板式挡墙位移模式则为离开土体向外侧滑动与绕基础向土体外侧转动的耦合,且以滑动为主;(3) X向和XZ双向激振下,预应力锚索框架和锚杆框架的位移模式相同,都是沿坡体向土体外侧及边坡下端移动。Z向激振下,当激振加速度峰值AZmax＞0.267 g时,锚杆格构式框架护坡位移模式为向土体外侧和边坡上端移动逐渐转变为向土体方向和边坡上端移动;(4) X向或Z向激振下,桩板式挡墙抗震性能优于重力式挡墙,而XZ双向激振下,重力式挡墙抗震性能优于桩板式挡墙。无论哪种激振方式,预应力锚索格构式框架护坡抗震性能优于锚杆格构式框架护坡。     

基坑工程预应力锚索锚固力试验研究

基坑工程预应力锚索锚固力的影响因素很多，主要有锚固段的岩土层物理力学性质、锚索施工工艺及锚索张拉锁定过程中的预应力损失等。通过工程试验，分析锚索锁定时钢绞线不均匀受力，造成这种现象主要有两个原因：（1）千斤顶在自重作用下，千斤顶轴心偏离锚索的轴心；（2）锚杆孔的施工角度与设计角度的误差，引起锚索与锚座不垂直。通过试验分析单次张拉锁定的预应力损失、循环荷载下锁定的预应力损失，循环荷载下，锚索的锚固力增加，预应力损失减少。分析基坑开挖过程中锚索锚固力动态监测结果。讨论锚索抗拔验收试验标准存在的问题，提出锚索弹性变形简化计算方法，对锚索抗拔验收试验标准提出了改进建议，锚索抗拔验收试验应综合考虑锚头总位移、每级荷载下锚头位移量及卸荷后锚头位移的回弹率等3个指标。     

软土区大倾角锚索的抗拔力试验研究

软土地层不能提供有效的锚固力,这对于锚固法在软土区基坑支护工程中的应用提出了更高要求,为提供软土区基坑支护体系所需锚固力,锚索的有效锚固段需深入软土下层,设计中常采用长自由段、大倾角锚索。在常规施工工艺下,工程设计中大倾角锚索锚固力的取值为工程界所关注,本文对深圳某软土区预应力锚索进行了抗拔力试验,其结果可供类似工程参考。     

青岛某基坑桩锚支护位移监测分析

以青岛某基坑为例,介绍了基坑桩锚支护设计及其监测方案,分析了桩锚支护结构中桩顶的水平位移及竖向位移变化规律,通过实际监测结果对工程设计进一步修正,为同地区相同类型的桩锚支护设计工程提供了参考。     

A modified deformation coordination model for calculating the internal force of anchored piles

Anchored piles are an important combined supporting structure and widely used in landslide prevention and control. The calculation of the internal force of a pile-anchor is highly significant. In this paper, we propose a modified deformation coordination model to more accurately calculate the internal force of anchored piles based on a simple analysis model originally developed by (Qu et al. 2016). In the modified deformation coordination model, the pile-anchor interaction is divided into two stages: (1) prestressed anchor cable application stage; and (2) landslide thrust action stage. The anchor cable deformation is taken as the sum of the free section and anchorage section. A deformation coordination equation is established based on the unification of the horizontal pile displacement and anchor cable deformation at the junction of the pile and anchor cable. The anchor cable tensile stress calculation formula is then obtained by combining the virtual work principle and graph multiplication theory in structural mechanics. An engineering case study of a pile with double-row anchor cables is tested to compare the results obtained using the traditional model and Chinese codes, which demonstrates the capability of the proposed model to calculate the internal force of anchored piles.     

弹塑性共同变形法和弹性支点法在锚索钢板桩支护结构设计中的比对研究

采用弹塑性共同变形法和弹性支点法对两个锚索钢板桩基坑支护工程进行计算分析,比较这两种方法的计算结果,并将计算结果与现场监测数据进行对比。结果表明:由于锚索钢板桩支护存在桩变形大、抗弯刚度小及锚索预应力较大的特点,弹塑性共同变形法更适宜用于锚索钢板桩支护结构的计算,而弹性支点法则严重低估钢板桩水平位移,并影响锚索最优位置的选择。最后,参考弹塑性共同变形法,提出了一种基于弹性支点法的修正计算方法,该方法可修正弹性支点法对锚索钢板桩支护结构的计算误差,为锚索钢板桩支护结构设计提供了一种新方法。     

预应力锚索加固技术的力学行为与群锚效应分析

预应力锚吲技术是现代岩土工程加固技术的重要手段。通过对锚索、灌注锚固体和锚孔周围岩土体进行三维弹塑性有限元分析，研究了锚索、锚固体、岩体的轴向应力分布规律，以及锚固体与岩体中的剪应力、锚固体的位移和塑性区的变化趋势：并对群锚效应下锚固体的位移、正应力、剪应力的影响范围进行了分析，探讨了考虑群锚效应下锚索间距的布置原则，为在锚固工程中合理施锚和优化布锚提供了依据。     

20万吨级卸荷式板桩码头离心模型试验研究

中国板桩码头结构的设计和建设从2000年前的3.5万吨级到现今的20万吨级,有了长足的进步。新提出的一种20万吨级卸荷式板桩码头结构,考虑了刚性较大的T型地连墙方案和柔性较大的组合钢管桩前墙方案,与之相对应的卸荷承台群桩基础结构中分别设置2排和3排直立灌注桩。开展了大型土工离心模型试验,对这两种方案的卸荷式板桩码头结构性能进行了验证。结果发现,这两种方案都是可行的,前墙位移均在允许范围内,其中刚性较大的T型地连墙方案中,前墙锚着点位移较小,但墙身弯矩反应较大,拉杆力较小,承台群桩基础结构中灌注桩弯矩反应正常,而柔性较大的组合钢管桩方案中,前墙锚着点位移较大,但墙身弯矩反应较小,拉杆力较大,承台群桩结构中灌注桩弯矩反应较强。前墙和灌注桩弯矩反应强烈程度所呈现的此消彼长特性,揭示了卸荷式板桩码头中单锚式板桩结构部分和卸荷承台群桩基础结构部分之间的荷载分担工作机制。     

基坑支护设计中的若干问题探讨

 对基坑倾斜坡面的主动土压力计算方法、桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数的计算方法以及桩锚支护结构计算主动土压力应否考虑桩、土间的摩擦力等存在异议的问题进行理论分析和简化计算公式的推导,提出基坑倾斜坡面的主动土压力、桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数和考虑桩、土间的摩擦力的主动土压力计算公式。基坑倾斜坡面的主动土压力可以直接采用建立在极限平衡理论基础之上的计算公式计算,而无需采用先计算朗肯主动土压力再进行修正的计算方法。桩锚支护结构中的锚杆头部一般不可能发生竖向位移,可假定锚杆轴向伸长量等同水平伸长量,以此假定计算锚杆水平弹簧系数比较合理。用算例对所推导的计算公式和现行规程的计算公式进行计算比较,工程现象及算例结果均表明,不管是土钉墙还是桩锚支护结构,现行规程土压力计算公式未考虑墙(桩)、土间的摩擦力,计算的主动土压力偏大;现行规程计算的桩锚支护结构的锚杆水平弹簧系数偏小。因此,设计的支护结构均偏安全,不利于控制工程成本,应根据工程实际情况进行适当优化。