格构梁刚度及间距对锚杆格构梁受力影响的模型试验

通过开展不同截面、不同间距预应力锚杆格构梁与黄土滑坡相互作用的模型试验,测量格构梁梁底土压力、格构梁主筋应变及锚杆拉力等数据,分析格构梁刚度及梁间距对格构梁梁底反力、格构梁内力及锚杆拉力分布的影响规律。结果表明:格构梁刚度越大,梁底反力分布、各锚杆拉力、格构梁变形越均匀,格构梁应变越小,但弯矩越大;格构梁刚度相同时,梁间距越大,锚杆拉力差异越大,梁底反力越小,但分布均匀性差,梁弯矩大;格构梁跨数多,梁弯矩小。     

滑坡治理中格构锚固结构的研究

格构锚固结构是一种将格构梁护坡与锚固工程相结合形成的新型的抗滑支挡结构,它既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡,很适合土质边坡、松散堆积体滑坡的治理,目前在国内相关的理论研究非常有限。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,详细研究了格构锚固结构的机理及设计理论和方法,并将设计理论应用到三峡库区巴东县太矶头东滑坡的治理设计中。论文主要内容包括:(1) 分析常见格构锚固结构的受力情况，提出格构梁与土钉护坡复合结构、格构梁与锚杆(管)护坡复合结构、格构梁与预应力锚索复合结构、预制混凝土格构梁与预应力锚索复合结构等几种不同组合形式的格构锚固结构的适用条件。 (2) 提出格构锚固的力学模型。利用Winkler弹性地基上的梁的解析解定量地研究钢筋混凝土格构梁的设计理论，得出结论：① 格构梁的受力情况受弹性特征因子l、梁格间距ls以及梁长的影响；② 弹性特征因子l是反映梁相对柔度的重要参数，改变梁高对调整l效果最好；③ 格构梁宜选用较长的连续梁、较小的l，使梁长与l满足ll≥2p；④ 间距对梁的受力变形影响很大，建议采用间距ls较小的格构梁以及小吨位锚索，同时间距满足lsl＜p/2；⑤ 建议悬臂长度取0.3～0.5ls。并提出了格构梁的设计步骤。 (3) 应用通用软件ANSYS对格构锚固     

锚杆格构支护边坡振动台模型试验研究

 以锚杆格构支护的均值土坡为研究对象,设计并完成了几何相似常数为15的硅胶边坡模型振动台试验,研究了支护结构的动力地震响应特征。通过试验,得出如下结论：(1) 在同一正弦波激励下,格构同一测点的动应变值的变化范围是基本保持不变的,与正弦波激励的变化规律一致。但在破坏阶段,测点的动应变值表现为无规律的变化且应变值均较大。(2) 同一激励下,横、纵格构梁的受力水平是基本相平的;对于同一行格构,中间应变值较大;同一列格构,由上到下呈“大→小→大→小”的变化特征,说明边坡竖向变形变化很大且受锚杆约束的影响;格构梁的不同部位受力不同,需要对薄弱部位进行补强。(3) 相同频率下,格构测点的动应变值随着加速度的增大,整体上表现为递增趋势。(4) 低频正弦波的频率较接近边坡的自振频率,坡体加速的动力响应就明显,边坡的相对位移则越大,因此,格构的动应变相应增大。试验结果表明,试验采用的硅胶边坡模型可用于边坡支护结构的动力响应分析,且模型可以重复使用,极大地降低了试验成本。     

预应力锚索格构梁复合结构在边坡治理中的应用

预应力锚索格构梁复合结构是近年来在边坡治理中推广的新型结构措施。本文通过工程实例介绍了预应力锚索格构梁复合结构的设计、试验、施工要点,供同类工程参考。     

预应力格构锚固体系格构梁内力分布规律模型试验研究

 通过大型物理模型试验,研究预应力格构锚固体系中格构梁在预应力作用下、滑坡发展过程中及滑坡极限状态的内力分布规律,并与倒梁法内力计算结果进行对比。试验结果表明：预应力格构梁各点应变在滑坡发展过程中逐渐增大,且存在2个极值点,正极大值位于跨中,负极大值位于节点,两者关系为节点处大于跨中;格构梁在跨中为外侧受拉,节点处为外侧受压;横梁应变呈左右对称分布,竖梁应变随加载呈上小下大分布;在预应力作用下,各横梁、各竖梁受力一致,但极限状态时,横梁从坡顶至坡脚受力依次增大,底梁内力明显大于顶梁;横梁竖梁受力不同,横梁节点弯矩大于竖梁节点弯矩;格构梁内力试验测试值与倒梁法理论值分布趋势基本一致,两者在边跨部分较为接近,中跨部分差异较大,倒梁法不能很好反映梁中间位置的受力状态。研究结果可为格构锚固体系的设计提供一定参考。     

组合支护结构加固高边坡的地震动响应特性研究

 基于原型边坡设计大型振动台模型试验,通过监测不同幅值和类型地震波作用时的桩身土压力、坡体加速度、格构梁位移和锚索预应力,研究组合结构与加固边坡体的动力响应特性,评价加固效果。试验结果表明：锚索与抗滑桩在地震时协同工作,桩身土压力随输入波幅值增加而增大,锚索预应力变化规律与边坡体的稳定程度有关,表现为先减小后增大;地震造成抗滑桩主动土压力的合力作用点上移至l/2处,被动土压力区的2个转点也发生明显变化;输入地震波峰值不大于0.5 g时,格构梁位移响应值较小,坡体中部抗滑桩以下不存在加速度放大效应,边坡整体稳定性好。另外,运用加速度时程的Hilbert边际谱研究了坡体内部的震害损伤特性,损伤识别结果与试验监测数据吻合。该研究成果可为更加合理地考虑地震区锚索格构梁–抗滑桩联合防护边坡的设计提供指导。     

预应力锚杆格构梁内力计算研究

对预应力锚杆格构梁的内力计算方法进行了回顾,分析比较了目前常用的格构梁内力计算方法的优缺点及适用条件.指出,在格构梁的设计计算中应尽量考虑梁与土体的共同变形使计算结果更加接近于格构梁的真实受力情况.     

横观各向同性岩体边坡与预应力锚索框架梁相互作用研究

为研究横观各向同性岩体边坡与支护结构的相互作用机制,结合高速公路边坡工程,对现场岩样进行分组实验,通过不同层理面走向的岩样进行单轴压缩实验,确定边坡横观各向同性岩体的弹性特征参数.在横观各向同性岩体的应力-应变关系等理论基础上,建立横观各向同性岩体边坡与预应力锚索框架梁相互作用的分析模型,提出预应力锚索最佳锚固角的概念,利用有限元法进行数值分析,对各种横观各向同性岩体边坡的预应力锚索锚固角度以及横观同性岩体边坡与预应力锚索框架梁相互作用进行参数研究,提出层理的方向性对支护结构影响的规律.研究结果表明,所提出的分析模型和方法可为横观各向同性岩体边坡的预应力锚索框架梁支护设计提供了理论依据和工程借鉴.     

山体护坡装配式格构梁施工技术

针对山体护坡装配式格构梁施工技术进行研究,格构梁节点单元体采用预制装配式施工,减少钢筋、模板在斜坡上安装的施工难度;预制单元体构件通过预留锚杆孔便于工字钢与锚杆焊接固定,有效解决锚杆与预制格构梁的连接问题,操作简便;单元体间连梁采用简易轻便的定型塑料模板,通过对拉螺栓可与预制单元体快捷安装和拆除,质量安全可靠,减少边坡暴露时间,也减少了现场边坡安装模板、钢筋的工作量,降低施工风险,同时也减少了周转材料的消耗,有显著的经济效益和社会效益。     

预应力锚索格构梁加固高边坡施工技术

针对高速公路施工中高边坡的不稳定,提出了预应力锚索格构梁高边坡加固技术,从施工准备、边坡土石方开挖、造孔、锚索制作、安装等方面论述了预应力锚索格构梁的施工技术,从而更好地防止高速公路边坡不稳定态势的发展。     

高边坡的加固设计与施工

以某炼厂高边坡的加固工程为例,按GB 50330-2002《建筑边坡工程技术规范》中一级边坡稳定安全系数应不小于1.30的标准确定边坡的加固原则,结合现场平面现状,确定土质边坡采用土钉加格构梁的形式进行支护,岩质边坡采用岩石锚杆加格构梁的形式进行支护为主要加固设计方案;并根据当地的常规施工方法,确定采用的加固施工技术和加固质量保证措施进行详细地阐述。     

锚碇–围岩系统在拉剪复合应力条件下的变形规律及破坏机制研究——以坝陵河特大岩锚悬索桥为例

锚碇基础是悬索桥的关键受力部位,认识它的变形规律和破坏机制是评价其强度和稳定性的前提。岩体现场缩尺拉拔模型试验发现,锚碇后锚面上,围岩位移呈马鞍形分布,残余变形率呈V形分布;侧壁围岩位移呈倒塞体形分布,永久变形比例高。FLAC3D数值模拟发现,应力场分布具有明显的分段特征,前段和后段锚体围岩有着不同的应力传递路径;塑性变形主要发生在锚体周边及上部岩体中,破坏形态类似塞体状;围岩–锚碇系统可能发生整体拉剪复合破坏。设计和施工过程中,应对塑性区及显著变形区内的岩体进行重点加固。     

岩石群锚杆基础界限间距与群锚效率估算方法

岩石群锚杆基础是一种材料用量少、机械化程度高、主要发挥抗拔力、应用较为广泛的抗拔基础型式。在竖向荷载作用下,岩石群锚杆基础承载过程受到岩体抗剪强度、锚杆设计施工参数、锚杆-岩体协同工作等复杂因素的影响,其抗拔破坏机理和群锚杆相互作用等问题尚未揭示,使得现行规范在确定锚杆间距、群锚杆承载力等关键设计参数时需要依靠较多原位试验。应用弹性力学和岩石锚杆竖向抗拔传力规律,建立了岩石群锚杆基础的单根锚杆间无相互影响的界限间距近似计算方法以及岩石群锚杆群锚效率估算方法,理论计算结果与试验结果比较接近,可以满足岩石群锚杆基础初步设计要求。     

全长黏结注浆格构锚固工程模型试验研究

 格构锚固工程在滑坡防治中的应用已越来越广泛,但其作用机制研究却远滞后于实际应用。针对全长黏结注浆工况下格构锚固工程的受力情况、破坏模式及作用机制,开展格构锚固工程大型物理模型试验。试验结果表明,全长注浆格构锚固可有效提高滑坡的稳定性;锚固力在滑面处最大,向两端递减,格构所承受锚固力很小,其基底反力呈跨中大节点小的近三角形分布;锚杆在滑面位置发生剪切变形,格构仅发生轻微挠曲变形,滑坡体发生整体滑移;锚杆发挥剪切抗滑作用,为主要抗滑构件,格构则保证了滑坡的整体稳定性;全长注浆工况格构锚固设计应注重校核锚杆的抗剪切能力,格构部分建议采用构造配筋设计。试验研究结果揭示了全长黏结注浆工况下格构锚固体系的力学抗滑机制,可供其他类似工程参考和借鉴。     

深废矿坑高陡边坡极限承载力计算方法研究

针对深废矿坑高陡边坡极限承载力问题,综合考虑锚索锚固岩体的压力墙和组合梁作用,结合Hoek-Brown强度准则,采用特征线法推导得到了矿坑高陡边坡极限承载力计算方法。结合工程实例,就坡度α、岩石力学参数GSI、m₀以及锚索的主动支护力等影响因素对矿坑岩壁岩石地基极限承载力的影响进行了分析,研究表明: (1) 承载力系数随坡度的增加呈线性降低,当GSI为45、m₀为7时,也即矿坑岩壁岩体为质量较差的石灰岩时,加锚后其承载力约为加锚前承载力的1.32~1.54倍,考虑锚索的组合梁作用可作为安全储备;(2)随着岩体质量越来越好,地基极限承载力系数增长的幅度越来越大,当坡度α为60°、GSI取85,坑壁为好岩体时,承载力系数值为1.28;GSI取45,坑壁为较差岩体时,承载力系数值为0.23;前者约为后者的6倍,表明岩体质量指标的好坏对承载力的影响较大。     

珠江黄埔大桥南锚碇大型地下连续墙施工

珠江黄埔大桥悬索桥南锚碇基础座落于软质覆盖层中的基岩上,支护结构为φ73.0m×1.2m无内撑特大型地下连续墙。着重介绍了地下连续墙施工中的成槽工艺优化、开挖成槽工序,泥浆流程系统、泥浆配制、泥浆性能。     

增北路顺层岩质滑坡治理工程设计与实践

增北路顺层岩质边坡位于北京市门头沟采空棚户区石泉砖厂地块,主要由强风化砂岩和中风化砂岩组成,因坡脚场地平整诱发滑塌,坡顶局部已建路肩挡墙已出现裂缝,为确保坡脚建筑空间须进一步清坡设挡墙。综合工程特点,通过方案比选,采用逆序施工,从上到下3级支护,第I级采用格构锚拉挡墙永久支护,第II,III级采用钢筋混凝土立柱挡墙支护,安全、美观,并取得了良好的社会经济效益,对类似岩质边坡治理具有借鉴意义。     

Investigation of block foundations resting on soil–rock and rock–rock media under coupled vibrations

In the present study,the dynamic response of block foundations of different equivalent radius to mass(R_o/m) ratios under coupled vibrations is investigated for various homogeneous and layered systems.The frequency-dependent stiffness and damping of foundation resting on homogeneous soils and rocks are determined using the half-space theory.The dynamic response characteristics of foundation resting on the layered system considering rock-rock combination are evaluated using finite element program with transmitting boundaries.Frequencies versus amplitude responses of block foundation are obtained for both translational and rotational motion.A new methodology is proposed for determination of dynamic response of block foundations resting on soil-rock and weathered rock-rock system in the form of equations and graphs.The variations of dimensionless natural frequency and dimensionless resonant amplitude with shear wave velocity ratio are investigated for different thicknesses of top soil/weathered rock layer.The dynamic behaviors of block foundations are also analyzed for different rock-rock systems by considering sandstone,shale and limestone underlain by basalt.The variations of stiffness,damping and amplitudes of block foundations with frequency are shown in this study for various rock—rock combinations.In the analysis,two resonant peaks are observed at two different frequencies for both translational and rotational motion.It is observed that the dimensionless resonant amplitudes decrease and natural frequencies increase with increase in shear wave velocity ratio.Finally,the parametric study is performed for block foundations with dimensions of 4 m × 3 m × 2 m and 8m×5m×2m by using generalized graphs.The variations of natural frequency and peak displacement amplitude are also studied for different top layer thicknesses and eccentric moments.     

岩石高边坡一种预应力锚索框架型地梁的内力计算

根据岩石高边坡的力学特点 ,提出了预应力锚索框架型地梁的内力计算应分锚索张拉阶段和工作阶段分别进行 ,同时框架型地梁的计算宜适当拆分成单片梁的形式计算 ,在张拉阶段和工作阶段可分别按Winkler地基模型和连续梁的方法计算地梁内力 ,并以工程实例说明了具体的计算过程。