考虑土拱作用抗滑桩合理桩间距确定方法研究

抗滑桩等非连续支挡结构在滑坡工程中依靠土拱效应安全经济地发挥支护功能,而土拱的形成与破坏主要取决于桩间距的合理设置。首先基于抗滑桩桩间土拱已有研究成果,综合分析了土拱的拱脚位置、土拱形状以及拱轴线方程,建立了合理的土拱计算模型,然后结合桩土接触界面抗剪强度条件和土体抗剪强度条件获得了的圆形抗滑桩合理桩间距计算公式。最后,结合某工程算例,重点分析了土体内摩擦角、桩土界面参数以及桩径对桩间距的影响规律,结果表明:桩间距随上述参数的增大而增大,但当滑坡推力增大时其对桩间距的影响均会减弱。     

土拱应力传递模型及其形态差异性对比

为研究土拱效应的演化过程以及土拱应力的传递规律，根据桩土静力平衡条件及抗剪强度准则建立土拱应力传递模型，并基于工程背景建立数值模型，通过控制等应力差方法比较三种应力云图中土拱的形态差异，并根据土拱应力传递模型对桩后荷载的传递规律进行分析。解析解表明：桩间竖向土拱和桩后水平土拱的法向应力均呈指数递减规律；不同应力云图中土拱形态不同，根据土拱效应随深度的演化过程，可分成四个区域进行研究；水平土拱效应随深度逐渐减弱，桩侧土拱及桩脚处应力随深度均增大并逐渐接近桩后应力；桩后土拱荷载传递系数随深度逐渐减小，桩侧土拱荷载传递系数随深度逐渐增大。     

全埋式抗滑桩最大桩问距的探讨

在对滑坡工程中全埋式抗滑桩间土拱效应分析的基础上,提出了以桩间静力平衡条件、跨中截面强度条件以及拱脚处截面强度条件共同控制来确定桩间距,得到了较为合理的桩间距的计算公式,定量地说明了在其他因素不变的情况下,桩间距随桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大,却随着桩后坡体推力的增大而减小.最后,以工程实例说明了桩间距的计算过程并得到了比较合理的计算结果.     

全埋式抗滑桩最大桩间距的探讨

在对滑坡工程中全埋式抗滑桩间土拱效应分析的基础上,提出了以桩间静力平衡条件、跨中截面强度条件以及拱脚处截面强度条件共同控制来确定桩间距,得到了较为合理的桩间距的计算公式,定量地说明了在其他因素不变的情况下,桩间距随桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大,却随着桩后坡体推力的增大而减小。最后,以工程实例说明了桩问距的计算过程并得到了比较合理的计算结果。     

抗滑桩土拱效应的时效性试验分析

土拱效应是保证抗滑桩桩后土体稳定的重要因素,由于岩土体具有蠕变特性,必然导致桩间土拱的形成具有一定的时效性.笔者设计了抗滑桩室内推桩模型试验,分析了1 kN 、2 kN恒定外推力条件下,抗滑桩桩后土体内部的应力分布特征及土拱效应的时效性.沿法向布置的土压力计量测数据表明,土拱效应随着推力的增大而增强.随着时间的推移,土拱作用厚度相对增加;沿推力方向布置的土压力计量测数据表明,水平土拱效应伴随推力增长呈现出先增强而后逐渐扩展的现象,随着时间的增长,应力沿着法向扩散的范围有很大的增长.     

挂板式斜插桩板墙结构的桩间土拱效应分析

为研究不同桩间距变化对挂板式斜插式桩板墙受力机理的影响,采用ABAQUS有限元软件对5组不同桩间距下的挂板式斜插桩板墙模型墙后土压力、结构受力、桩间土拱效应、土拱强度随深度的变化趋势等进行了模拟分析。结果表明:由于挡土板倾斜和桩间土拱效应等的影响,挂板式斜插桩板墙墙后土压力分布模式与传统朗肯土压力明显不同,具体表现为桩后土压力大于朗肯主动土压力、斜插板后土压力小于朗肯主动土压力,呈锯齿状变化;斜插桩板墙桩结构受力随悬臂段增加迅速递增,板结构受力随悬臂段先增加后减小,随桩间净距加大,斜插板结构受力增加速度远大于桩。此外,土拱强度随悬臂深度的增加先增大后迅速减小,随桩间净距的增大整体上呈现减弱趋势。为尽可能充分利用土拱作用,建议合理桩间净距取3~4倍桩截面宽度。     

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。     

边坡工程中抗滑桩合理桩间距的探讨

在对边坡工程中抗滑桩间土拱效应分析的基础上,提出应以桩间静力平衡条件、跨中截面强度条件以及拱脚处截面强度条件共同控制来确定桩间距。得到了较为合理的桩间距的计算公式,定量地说明了在其它因素不变的情况下,桩间距随桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大,却随着桩后坡体推力的增大而减小。最后以工程实例说明了桩间距的计算过程,并得到了比较合理的计算结果。     

考虑土拱效应的圆形抗滑桩滑坡推力的计算

抗滑桩是土质边坡滑坡防护和治理的一种重要手段,抗滑桩上滑坡推力是桩截面和配筋设计的重要依据。目前国内外广泛采用的抗滑桩滑坡推力计算式是由Ito基于塑性变形提出的。土拱效应是抗滑桩与桩间土体由于相对滑移而发挥剪切力产生的,对滑坡推力的大小有重要影响。通过考虑土拱效应,结合Ito塑性变形思想,提出滑坡作用在抗滑桩上水平推力的新计算式,采用该式确定滑坡推力。与Ito原文算例中的计算值和实测结果进行比较表明:推荐式的计算结果更符合实测结果。     

桩承式路堤平面土拱应力折减系数影响因素分析

通过二维数值模拟对桩承式路堤平面土拱应力折减系数进行了分析,探讨了影响折减系数的因素及其变化规律,结果表明:抗剪强度高的土体,应力折减系数较小,土拱效应作用显著,在一定范围中填土高度的增加,使得土拱效应逐渐形成,应力折减系数逐渐减小,土拱效应逐渐增强;桩净间距的增大或桩径的减小,都会使得应力折减系数增大,削弱了土拱效应的发挥程度。     

悬臂桩桩间有效卸荷区研究

根据悬臂桩的传力特征,研究了其桩间土拱效应的形成机理。按其在空间坐标系的位置,将桩间土拱分为水平拱、竖向拱及临空面拱,指出水平拱效应对卸荷区分布规律起主控作用,继而定义了有效卸荷区范围。从分析桩间土拱效应破坏模式入手,结合岩土强度理论及土拱静力平衡原理,建立了考虑桩间土自重应力及滑坡推力的卸荷区计算模型。基于该模型对滑体强度与临界高度及卸荷区矢高的关系作了一定研究,探讨了几种典型桩背土压力分布模式对卸荷区分布范围的影响。最后采用一工程实例对该模型进行验证。     

边坡工程中抗滑桩桩间距的确定

本文基于抗滑桩桩间土拱效应建立土拱与滑坡推力的平衡方程,结合拱脚截面受力分析,引入更合理的桩土之间参数,确定桩间距推算公式,计算出来的桩间距与工程实例设计值一致,对实际工程有一定的指导作用。     

土拱效应下的挂板式斜插桩板墙模型试验研究

以新型的挂板式斜插桩板墙为研究对象进行室内模型试验研究,通过1∶20的相似理论来模拟实际工程中截面为1.5 mX2.0 m,悬臂段高为15 m的原型斜插桩板墙。模型板长分250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm 5组,用来模拟实际桩间净距为5 m、6 m、7 m、8 m、9 m 5种工况,结合试验数据具体从桩板后土压力的分布状况;土拱效应强度、位置随桩间净距的变化、土拱强度随深度的变化及结构受力状况随桩间净距的变化等几方面对模型试验进行具体分析。随桩间净距的增大:模型桩、板后土压力均呈现增大趋势,当桩间净距小于300 mm时,回收位置较深;土拱强度减弱速度逐渐加快,当桩间净距小于300 mm时减弱较慢;土拱的位置即拱高逐渐增大,但其拱高位置整体处于约1/2桩间净距处;模型桩的结构受力也不断增大,悬臂段1/3范围以下开始,受力差距逐渐加大;斜插板轴力增大且随悬臂段的增加呈先迅速增加再减小趋势。     

考虑土拱效应的抗滑桩临界桩间距计算

合理确定抗滑桩布桩间距是滑坡防治工程的重要指标。根据土拱在桩后形成的位置,分别对土拱进行了受力分析。以拱脚处的土体静力平衡条件和土拱强度条件分别建立了基于桩后和桩间土拱的抗滑桩临界桩间距计算公式,并结合具体的工程案例进行了验证,为后续抗滑桩设计提供一定的参考。     

基于Monte-Carlo法的型钢超高强混凝土框架节点抗剪强度计算方法可靠度分析

为了检验基于软化拉压杆模型提出的框架节点抗剪强度计算方法的可靠度,根据GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》,运用Monte-Carlo法,对影响抗剪强度的可变因素进行随机抽取,分析配箍率、轴压比、荷载效应比及荷载组合形式的变化对节点抗剪强度计算方法可靠度指标β的影响。结果表明:型钢超高强混凝土框架节点抗剪强度计算方法可靠度指标β随配箍率的增大而减小,随荷载效应比的增大呈现出先增大后减小的趋势,随轴压比n的增加表现出先减小后增大的趋势,恒载和办公室活荷载组合时可靠度指标β最大,恒载和风荷载组合时可靠度指标β最小。结论:型钢超高强混凝土框架节点抗剪强度计算方法的可靠度指标β符合GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定。     

穿过潜在破裂面的建筑桩基所受推力研究

依托岩质边坡坡顶建筑工程实例,通过FLAC~(3D)建立数值计算模型。分析了该工程中各穿过潜在破裂面的基桩所受推力的作用位置、各桩所受推力随潜在破裂面抗剪强度的变化以及不同岩体强度对各桩所受推力的影响。结果表明:在本工程中,穿过潜在破裂面的建筑基桩所承受的推力主要集中在潜在破裂面以上0～3m范围,临近潜在破裂面处桩基所受推力最大。潜在破裂面抗剪强度较大时,各桩所受推力随潜在破裂面强度的降低而迅速增加;各桩所受推力达到一定数值后,逐渐趋于稳定。潜在破裂面抗剪强度较高时,岩体强度较低的边坡,各桩所受到的推力大小更加均匀,受力也较小;潜在破裂面抗剪强度较低时,岩体强度较高的岩质边坡,各桩所受到的推力大小更加均匀。     

单排抗滑桩沿桩长方向土拱效应分布研究

本文在前人对单排抗滑桩土拱效应和合理桩间距研究成果的基础上,对抗滑桩桩间土拱的成拱机理进行了简要阐述,结合土拱自身受力及变形特点,利用数值模拟的方法对合理桩间距条件下单排抗滑桩土拱效应的空间分布规律进行了研究。通过分析土体的应力及位移情况,发现土拱在不同高度条件下的分布是不同的,同时呈现一定的规律性。并且通过研究表明土拱具有一定的自身调节能力,以适应不同滑坡推力的作用。     

悬臂桩挡土板对桩板后土拱效应的影响

采用FLAC^3D软件建立了悬臂桩桩板墙的有限差分模型,通过改变挡土板的位置和刚度,对比研究桩板后土拱效应的变化规律,以探求有利于土拱效应发挥的合理设板位置和板体刚度。结果表明,设板位置越靠近桩前或板体刚度越小,土拱效应越强且分布范围越广。设板位置和板体刚度两因素对土拱效应的影响存在相互耦合,当板体刚度越小时,设板位置对土拱效应的影响越剧烈,反之亦然。相对板体刚度而言,设板位置对土拱效应的影响程度更大,因而是最重要的控制因素。土拱效应越强,则土拱能将更多的滑坡推力传递至两桩,相应地减少了作用于挡土板的土压力,从而降低了对挡土板的结构强度要求,有利于节省工程投资。     

支护桩桩间土拱效应及合理桩间距分析

支护桩合理桩间距的确定对桩基支护工程安全性和经济性具有重要意义。在合理拱轴线的假定下建立了土拱力学模型,分析了土拱拱脚处的受力特征,推导建立了拱脚在极限平衡状态下土拱极限跨度表达式,在考虑土拱侧向压力的条件下,分析了土拱拱高随土层深度的演化规律,研究结果表明:土拱跨度随土体力学参数的增大而增大,随桩后水平推力的增加迅速减小,同时桩后土拱极限拱高随着土层深度的增加而减小。通过工程实例对比验证了关系式的合理性,研究结果对支护桩设计有一定参考价值。     

桩间三维土拱效应颗粒流数值模拟及其演化规律

抗滑桩桩间形成的土拱是水平土拱和竖向摩擦拱的共同体现,具有明显的三维特征。利用颗粒流分析软件PFC~(3D)建立数值模型,在桩后不同高度处及同一水平面不同位置设置一系列测量球,监测桩后土体应力变化情况。结合颗粒位移变化情况对抗滑桩桩间三维土拱效应的形成演化进行分析,并对土拱厚度的演化规律做了深入研究,提出结合相对位移和最大主应力等值线综合确定土拱厚度的新方法。分析表明:桩后土拱由桩间临空面靠近桩底开始并不断向土体内部和上部发展,土拱的破坏过程由桩底向桩顶扩展;土拱厚度随深度变化表现为沿桩底向桩顶先增加后减小的趋势;土拱厚度随时间的变化表现为随着加载时间增加,土拱厚度先增加后减小直至土拱破坏。