基于土拱效应的抗滑桩间距计算方法综述

随着抗滑桩应用的日益广泛,利用单桩承载力或是通过经验进行抗滑桩间距估计的方法已经不能满足抗滑桩设计的安全和经济需求。而在桩土相互作用过程中,土拱效应往往起着极其重要的作用。鉴于土拱效应对于抗滑桩间距计算的重要性,对基于土拱效应的抗滑桩间距计算方法进行了总结。分别根据静力平衡条件,大小主应力理论和土拱强度条件,介绍了三大类不同计算方法,并分析了各自主要特点,由此提出了今后利用土拱效应计算合理桩间距时应注意的问题及相关建议。     

抗滑桩的土拱效应研究

针对滑坡治理工程中抗滑桩与土体的相互作用引起的土拱效应对抗滑桩布桩的影响,结合已有的研究成果,对滑坡确定潜在滑动面,计算出滑坡推力,并基于PLAXIS有限元软件对潜在滑坡进行了分析计算,最终确定了此次滑坡工程中抗滑桩设计的最佳桩间距,为实际工程中抗滑桩的设计提供了依据。     

抗滑桩结构的土拱效应分析

基于平面应变有限元方法,对抗滑桩加固边坡中的土拱效应进行了分析。对比分析表明,加设抗滑桩后,桩周土体的主应力方向发生了偏转,两桩附近的大主应力方向连线成半椭圆形拱状,并在桩侧附近形成应力集中区域。桩后土体离抗滑桩越远受应力迁移的影响越小,故抗滑桩的土拱效应具有一定的范围。随着桩间距的增大,桩承担的荷载比例明显减小,土拱效应减弱。至于桩间距的确切计算公式,一般需结合极限平衡分析方法进行定量计算。     

抗滑桩间距的下限解

在抗滑桩间距上限解的基础上，考虑了土拱效应与桩间土的摩擦力、粘着力等因素的影响，首次推导出抗滑桩桩间距的下限解计算式。其结果较符合工程实际，对实际工程抗滑桩的设计有重要的参考意义。     

抗滑桩桩间土拱效应及合理桩间距的研究

根据桩间土体侧摩阻力的变化和相对运动所引起位移的差异提出了用等效抗滑桩模型代替实际抗滑桩的研究思路,进而分析了桩间土拱的形成过程。根据桩间土拱的受力特征得到了有效土拱的最前端应是楔紧作用最显著的土拱单元而不是土拱自然延伸的最前端构成的观点。在此分析和假设前提下建立了抛物线型桩间土拱的数学力学模型,并得到了最大桩间距必须满足的平衡条件和强度条件。     

抗滑桩宽度与桩间距对桩间土拱效应的影响研究

抗滑桩宽度对桩间土拱效应的影响直接关系到桩截面尺寸及桩间距设计的合理性.通过离心模型试验,观察到抗滑桩宽度越大,桩间土拱稳定性越高.基于离心试验模型,采用数值模拟方法分析桩间土拱承载能力随桩宽度的变化规律.试验表明在桩间净距保持不变的情况下,桩间土拱承载能力随桩宽度增加而逐渐增大,但增长斜率逐渐变缓,说明随着桩宽度的变大,桩宽度的增加对桩间土拱承载能力的影响越来越小;而在桩间净距与桩宽度比值不变的情况下,桩间土拱承载能力随桩宽度和桩间净距的增加反而降低,且下降斜率逐渐增大,说明桩间净距对桩间土拱承载能力起着控制作用,增加桩宽度对土拱承载能力的贡献远不及增加桩间净距对土拱承载能力的削弱作用.本文研究表明,桩间土拱承载能力与桩宽度之间存在非线性的关系,在建立抗滑桩合理桩间距计算模型时应对此予以考虑.     

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。     

由桩后土拱形成的条件对抗滑桩间距的计算

结合抗滑桩后土拱效应的形成机理,通过对土拱的受力分析,认为土拱具有三种破坏形式,得到了抗滑桩合理桩间距的简明计算公式,并通过工程实例计算表明利用该计算公式得到的桩间距既能够保证桩间岩土体抗滑能力的充分发挥,又能保证边坡的稳定性。     

边坡工程中抗滑桩群桩土拱效应的数值分析

土拱效应普遍存在于群桩的各排桩间土体中.采用MSC.marc有限元软件,详细研究了边坡中双排抗滑桩的群桩土拱效应,在同排桩桩间距一定下,分析了排列方式为平行排列和间隔排列桩的土拱效应,以及考虑不同排桩桩间距、不同堆载大小、不同土体性质等对群桩土拱效应的影响,以及前后排桩间土体的土拱效应在不同条件下的变化规律, 分析表明,当桩的列间距在3～8倍桩径时,行间距在2～8倍间变化对群桩的土拱效应有明显影响.     

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...     

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.     

抗滑桩岩拱效应与合理桩间距分析

在理清不同桩间岩体破坏形式的基础上,对边坡工程中抗滑桩岩拱效应和合理桩间距的确定方法进行了分析,阐明了软质岩体拱效应的形成及演化机理,基于拱轴内力、破坏方式及位置对比分析了岩拱与土拱特性的差异性。在此基础上,建立了悬链线拱轴方程,利用两铰拱原理对岩拱进行了内力计算分析。利用岩体跨中极限平衡条件,建立了拱轴系数m关于桩间距l及拱高f的表达式。同时,利用MATLAB软件对抗滑桩桩合理桩间距进行了探讨。从工程实际中岩拱效应充分发挥及安全经济角度考虑,给出了合理桩间距的选择方案。     

合理间距条件悬臂式抗滑桩三维土拱效应试验研究

在人工开挖的斜坡上施工满足合理桩间距的两根悬臂式抗滑桩,通过对模型槽内填土的顶面进行堆载,研究了桩前施工挡土板时挡土板水平变形和桩–板土压力比的变化规律。待位移传感器和土压力计读数稳定后,采用自上而下摘板的措施模拟桩前土开挖的施工过程。通过分析不同高度上测点x方向土压力的分布规律,探讨了桩间土沿高度方向直接土拱与摩擦土拱的作用程度及作用范围。摘板过程结束后,对桩间土的局部滑塌面进行测量,通过与三维土拱效应的作用范围进行比较,证实了合理桩间距条件下桩间土产生局部滑塌的范围总是处于直接土拱的拱圈内侧区域。采用自制的简易静力贯入设备对拱脚剪切线附近的原状土进行测定,基于实测锤尖贯入曲线,分析了桩间不同高度上拱脚的极限剪切作用厚度。     

悬臂式抗滑桩三维土拱效应研究

依据悬臂式抗滑桩的受力特点,研究了桩间土拱效应的形成机理。相比埋入式抗滑桩,悬臂式抗滑桩桩间土拱按其作用形式可分为水平拱、竖向拱及临空面拱,其中水平拱效应对桩间土的稳定起主控作用。考虑到桩间土稳定的前提下桩后土压力将完全由桩身承担,建议采用σx突变效应替代常用的桩一土承载比衡量桩间土拱效应的发挥程度。通过建立悬臂式抗滑桩的三维有限元模型,对比了悬臂式抗滑桩三维分析与二维分析结果的差异,并指出悬臂桩土拱效应极具空间特性,不宜忽略自重应力的影响。继而重点研究了悬臂高度、桩间距、桩正截面宽度、附加荷载及土体抗剪强度对桩间土拱效应的影响。     

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。     

边坡抗滑桩土拱效应的研究现状与进展

从理论分析、模型试验和数值模拟角度出发,详细分析了当前抗滑桩土拱效应问题的研究现状,在总结成果的基础上为进一步研究土拱效应提出了思路和建议,以供参考借鉴。     

论抗滑桩的结构分析

研究了抗滑桩的基本受力模式,总结了现有的几种抗滑桩结构分析方法,并对各自的特点进行了分析比较,为抗滑桩在实际工程设计中的应用提供指导。     

门架式双排抗滑桩承载变形特性影响因素分析

探究了锚固深度、连梁刚度等设计参数对滑坡体位移与桩身位移和应力的影响规律。结果表明:连梁刚度增加,滑坡体位移、桩身位移和最大应力都会减小,但增至1. 5倍桩基刚度后,都有趋于定值的趋势。     

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。     

微型抗滑桩极限抗弯承载力试验研究

对桩心配筋桩、钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩共27根试件进行极限抗弯承载力试验,发现桩心配筋桩极限抗弯承载力较低且为脆性破坏,钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩表现出较高的极限抗弯承载力和延性性能。对桩心配筋桩、钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩荷载位移曲线进行分析,将桩心配筋桩受荷分为试件咬合阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,将钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩分为试件咬合阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段。钢管+桩心配筋桩极限抗弯承载力计算可用钢管混凝土桩极限抗弯承载力乘以1.2的提高系数计算。