预应力锚索抗滑桩的有限元计算与应用

根据有限元理论和Winkler假设建立了预应力锚索抗滑桩数学模型和杆件有限元计算抗滑桩的计算模型.介绍了将该模型用于非Winkler地基的情况.利用MATLAB语言编制了相应的程序.结合望岭岩滑坡体治理工程实践,利用该程序计算了预应力锚索抗滑桩的内力和位移,并绘出了图形.利用该程序对普通抗滑桩和预应力锚索抗滑桩进行比较,从理论上得出了结论,认为预应力锚索抗滑桩是一种值得推广的加固措施.     

基于地基系数法的桩前土体抗力计算公式推导

针对现有抗滑桩桩前土体抗力计算方法的缺陷与不足,基于地基系数法推导了滑面边界条件为固定端和铰支端情况下的抗滑桩桩前土体抗力计算公式.为验证该公式的合理性与正确性,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立了三维有限元边坡支护模型,并结合工程实例与现有计算方法相比较.结果表明,所推导出的计算公式能较精确地计算抗滑桩桩前土体抗力,从而得出更准确的桩身内力大小,降低了工程造价,在理论与工程实践中均有较好的借鉴价值.     

渐进式滑坡锚索抗滑桩预应力张拉值计算

依据渐进式滑坡蠕变特点，现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题，将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合，利用Winkler弹性地基梁理论，优化了锚索抗滑桩桩–锚变形协调条件，考虑桩后土压力渐进变化过程，构建不同工况桩–锚–土协同工作的计算模型，推导了预应力锚索抗滑桩施工阶段初张拉值的计算方法。结合工程算例和有限元软件数值模拟结果，为获取较高精度的计算数值，采用MATLAB软件编译程序进行计算分析。结果表明：1）渐进式滑坡“稳定–蠕动–失稳”阶段性变形特点决定了预应力锚索抗滑桩“空载–加载–满载”三阶段桩–锚动态内力变形过程，明确了各阶段桩后可能存在的土压力模型，单纯进行满载阶段锚索拉力设计不符合渐进式滑坡实际作用机理，进一步证明施工阶段锚索预应力张拉值设计的重要性；2）渐进式滑坡推力由尚未产生的初始空载阶段至完全作用的满载阶段，两阶段并非互相独立存在，二者通过桩–锚变形协调条件相互作用，表明了施工阶段抗滑桩预应力张拉力值大小受满载阶段桩锚内力及变形大小的影响；3）依据渐进式滑坡锚索抗滑桩动态内力变形过程，保证抗滑桩受荷段和锚固段内力大小均衡相等，优化了满载阶段全桩弯矩平衡设计原则，确立了以静止土压力作为施工阶段预应力张拉值设计标准，对比表明，此计算方法优于其余4种现有算法，同时有限元数值模拟结果与本文算法贴合度较高，进一步验证了此计算方法的合理性和可靠性。研究成果可为渐进式滑坡中预应力锚索抗滑桩的设计计算和施工提供技术指导。     

黄金分割法在抗滑桩锚固比优化设计中的应用

在抗滑桩设计参数中,桩间距和截面尺寸已有较深入的探讨,而锚固段长度的确定,尤其是弹性抗滑桩锚固比的确定尚有待深入研究.为此,在建立锚固段岩石单轴抗压强度和水平地基系数的关系基础上,引入黄金分割优化算法,编制专门的计算程序进行锚固比优化设计,以实现满足加固后稳定性要求,侧应力复核及构造配筋等要求的前提下,达到抗滑桩单桩费用最低的优化目的.最后结合三峡库区某工程实例,表明该方法具有较好的工程应用价值.     

T型抗滑桩在滑坡治理中的应用

工程上惯用的抗滑桩形式一般为竖直型,由于设计保守通常会造成钢筋与混凝土等材料的浪费。对比与传统抗滑桩结构,介绍了一种新的抗滑桩的结构形式,并对其工作机理与理论方法加以说明,同时结合河南某公路滑坡T型抗滑桩应用实例进行内力计算分析。结果表明:该种抗滑桩结构可以通过悬臂段的支撑反力来抵消部分桩前滑坡推力的影响作用,在一定程度上可以减少桩身结构的材料用量及自身长度,代替桩锚联合体系,可以更经济有效地适用于滑坡治理工作中。     

基于抗滑桩内力计算“m”法的有限差分法

传统的弹性地基系数“m”法在计算抗滑桩或其他横向受荷桩内和时,由于需查表手算,不但计算过程繁琐,容易出错,而且受查用表格中各系数误差的影响,常使计算结果出现不同程度的误差,为此,作者基于“m”法的原理,提出了进行抗滑桩全桩内力计算的有限差分法,同时,编写了该法计算和图形处理程序,与传统方法进行验证和对比,实例计算结果表明：只要等量差分段取得足够小,虽然所耗机时稍长,但可获得高精度数值解,其精度高于采用传统手算法所得解的精度,而且程序图形处理结果可优化抗滑桩的结构设计;该方法也可用来分析其他横向受荷桩,如桥染桩基、海洋石油钻井平台桩基等的内力。     

计算锚索抗滑桩变形及内力的一种新方法

结合结构力学和弹性地基梁理论,考虑锚索的弹性变形,建立了一种计算锚索抗滑桩变形及内力的新方法。在建立公式时,将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分;对嵌固段的桩按弹性地基梁计算,滑面以上的桩用力法计算;利用滑面处的变形协调条件,建立了锚索抗滑桩的计算公式,所得公式可以方便地用于求解锚索的设计拉力、抗滑桩的内力及变形。最后,以某滑坡治理工程为例,计算了锚索拉力及抗滑桩的内力,验证了计算方法的可靠性,并与普通抗滑桩的计算结果进行了对比分析。     

考虑桩土相互作用的“品”字型抗滑桩计算方法

基于对抗滑桩在滑坡防治工程中的应用研究,提出一种新型组合式“品”字型抗滑桩,抗滑桩由3根单桩通过桩顶连梁连接组成空间结构,具有刚度大、变形小的特点;基于位移土压力模型,建立桩身挠曲线微分方程,后排桩在滑坡推力作用下发生变形并直接作用于桩间土上,引入Boussinesq解,通过对桩间土附加应力的求解进一步计算作用于前排桩的附加滑坡推力;将“品”字型抗滑桩应用于舟曲锁儿头滑坡,通过现场试验和现场监测与理论计算方法所得弯矩值和位移值的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究桩土相互作用的抗滑桩受力机理提供了一定的依据.     

柱——筏基础中厚板内力分析

根据桩筏基础中厚板的相对厚度较大的特点,本从Ｒｅｉｓｓｎｅｒ中厚板理论出发,编制了分析桩－筏基础中厚板的计算程序。该程序不仅能输出较高精度的位移,弯扭距及剪力,而且经过应力修匀可得到工程需要的有效节点剪力,在抗剪设计方面可供设计部门参考。     

PC-1500计算机在照明设计中的应用——平均照度、平均亮度、经济分析计算

本文提出了一个用《利用系数法》计算平均照度的电算程序,并且在该程序中加入了平均亮度计算和经济分析计算内容同照度计算结果同时打印输出,这样可使设计人员从照度、亮度及经济性三个方面综合考虑设计方案的合理性。     

粒子群算法在抗滑桩优化设计中的应用

由于目前抗滑桩设计比较保守，存在一定的浪费，故采用粒子群优化算法。以成本为目标函数，建立了抗滑桩的优化设计模型，编制了相应的程序，并进行了工程实例应用。结果表明，优化后的结果与原来使用传统设计方法结果比较，有效地降低了成本，具有较大的经济意义，并且该方法简单快捷、容易实现。     

非线性优化理论在抗滑桩设计中的应用

利用非线性优化理论,建立了抗滑桩优化设计模型。在现有抗滑桩优化设计研究的基础上,利用Matlab优化工具箱Fmincon函数,实现了抗滑桩设计的优化。云南省祥临二级公路的边坡抗滑桩优化设计结果表明:比原始的设计方案优化19.69%,大大地节省了设计成本。同时应用过程充分体现了Matlab优化工具箱的方便快捷等特点。     

长江下游某人工河道软土边坡加固方案对比

依托长江下游某人工河道加固二期工程,通过对工程实际地质条件的考察,结合一期工程中出现的边坡失稳现象,改进了原抗滑桩加固方案的核算方法,找出了原加固方案的不足之处。针对边坡土层中存在软弱层的实际情况,提出了采用水泥搅拌桩加固方案。通过15%、20%和30%三种不同置换率加固方案的计算,找到满足边坡安全稳定需要的加固范围。通过Geo-slope软件计算结果,发现不同置换率下的加固方案通过调节加固范围均可使边坡施工期安全稳定系数达到规范要求的标准。     

三峡库区滑坡治理工程中抗滑桩综合优化研究

根据滑坡推力分布特点,提出了不等桩间距布设原则。结合抗滑桩桩间距模型的研究、截面尺寸优化研究和锚固比研究的相关成果,在满足安全系数设计要求的前提下实现工程造价最小化的优化目标的前提下,建立了考虑桩截面宽度、截面高度、桩间距和锚固比各参数的优化求解模型,采用黄金分割优化算法和计算机编程,为抗滑桩设计提供了一个综合优化研究方案。结合三峡库区工程实例应用,表明该综合优化方案具有显著的经济效益。     

抗滑桩在滑坡治理中的应用

对我国在滑坡治理方面涌现的一系列抗滑桩类型加以比较和分析,了解不同类型抗滑桩的优缺点及它们在滑坡治理中的合理应用,介绍了几种新的抗滑桩类型及其应用前景.     

双参数法在抗滑桩设计中的运用

抗滑桩作为一种主要的滑坡治理工程措施，因其抗滑力强、结构形式简单、适用性广，在滑坡治理中颇为常见，但在确定地基系数K时存在局限性，传统的k法，m法，c法只能作为一种经验性的假设，用双参数法来确定地基系数K．代入桩的挠度曲线微分方程，可以得出桩在任意深度处的位移，转角，弯矩，剪力的解析解，该算法能满足桩在滑面处的位移、转角和最大弯矩值与实测值相等。借助于一工程实例说明运用双参数法确定地基系数K与传统方法相比，能有效地提高抗滑桩设计的经济性和安全性。     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

岫岩小虎岭破碎带边坡稳定性分析

以岫岩小虎岭工程边坡为例,为了评价和研究含破碎带的岩质高边坡稳定性及抗滑桩加固效果。通过现场大型直剪试验和室内试验获得计算参数,基于数值模拟采用有限元强度折减法分析其稳定性并获得安全系数。结果表明破碎带是影响边坡稳定的主要原因,边坡塑性贯通区与破碎带形状一致;自然状态下安全系数为1.01,属欠稳定坡,采用抗滑桩加固后安全系数提高至1.72;安全系数在一定范围内随破碎带土体的c、φ值的增大而增大。     

横观各向同性在抗滑桩加固边坡中的应用

讨论了土体强度横观各向同性和非均质性,分析了考虑强度横观各向同性与非均质性边坡的计算方法。采用极限平衡法推导出考虑强度横观各向同性与非均质性边坡稳定计算公式,对安全系数计算方法中土体抗滑力矩与抗滑桩抗滑力矩计算公式进行了修正,得到了同时考虑土体强度横观各向同性与非均质性抗滑桩加固边坡的计算方法。通过实例验证,得到当假定水平粘聚力不变,在考虑土体强度横观各向同性时计算安全系数相对误差小于不考虑土体强度横观各向同性边坡。在实际抗滑桩加固边坡工程中考虑土体强度横观各向同性是必要的。