基于三维有限元法的边坡抗滑桩设计优化研究

发布时间：2017-10-08 18:30

  本文关键词：基于三维有限元法的边坡抗滑桩设计优化研究

  更多相关文章： 重度增加法 强度折减法 抗滑桩设计 三维边坡 土拱效应

【摘要】：抗滑桩因施工安全简便快捷、抗滑能力强、效果明显且不会进一步恶化滑坡环境及能有效核实地质条件并及时调整设计方案等优点,在滑坡治理中得到广泛的应用。为揭示抗滑桩、滑体和滑床三者之间相互协调的过程,获得合理的抗滑桩-边坡体系稳定的安全系数,对抗滑桩的设计进行优化研究,采用改进的有限元重度增加法同有限元强度折减法相结合的方法,提出一种两种方法相结合的新判据获取边坡的安全系数,结合边坡算例,重点对抗滑桩-边坡体系开展了以下研究:(1)首先利用有限元强度折减法求得边坡安全系数的上下限,以边坡塑性区贯通的安全系数作为下限值,以节点位移突变倍率的安全系数作为上限值,再取安全系数的平均值作为改进的有限元重度增加法的试算值代入模型中计算,判断改进的有限元重度增加法中边坡塑性区是否贯通,更加精确确定安全系数的值。(2)以无限长均质土坡为研究对象,分别建立半桩、全桩、两个半桩、一个全桩一个半桩的抗滑桩模型,研究模型尺寸对边坡的安全系数的影响。探讨了桩的横向位置、桩间距与桩径比、桩长对边坡安全系数的影响,通过对抗滑桩的桩身内力、位移、桩周土压力进行分析研究并选择了最优的桩的加固位置、桩间距、桩径和桩长。(3)通过对两种布桩形式的双排桩(常规双排桩和错位双排桩)的对比研究,得出错位双排桩的加固效果更好,优化了双排桩的排距、桩间距和桩长。(4)通过对不同的桩截面型式(圆形、方形、矩形、T型、Y型和“堤”型)及桩的布置方式的设置,计算不同桩截面型式下的边坡安全系数,分别计算了在折减系数为1.3和1.4时的桩身内力反应,并分析不同桩截面型式桩的拉区和压区应力并选择其对应最优的桩的布置方式。(5)当抗滑桩的桩间距在一定的范围内,桩间存在土拱效应,在一定程度上反映桩作用机制和加固效果,分析了不同桩截面型式桩间的土拱效应,不同桩间距和不同桩深处的土拱效应,其表现形式以位移拱分布和应力拱分布。
【关键词】：重度增加法 强度折减法 抗滑桩设计 三维边坡 土拱效应
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状和发展动态10-15
• 1.2.1 理论研究11-12
• 1.2.2 数值模拟研究12-14
• 1.2.3 试验研究14-15
• 1.3 主要研究内容、方法及技术路线15-17
• 第二章 抗滑桩加固设计的有限元法17-25
• 2.1 概述17
• 2.2 有限元重度增加法17-18
• 2.3 改进的有限元重度增加法18-19
• 2.4 有限元强度折减法19-20
• 2.5 计算算例20-23
• 2.6 本章小结23-25
• 第三章 单排抗滑桩加固边坡的设计优化25-48
• 3.1 引言25
• 3.2 抗滑桩边坡加固在ABAQUS中的实现25-29
• 3.2.1 本构模型25-27
• 3.2.2 接触对的设置27-28
• 3.2.3 地应力平衡28-29
• 3.3 三维抗滑桩加固边坡三维有限元分析29-47
• 3.3.1 计算模型的选择29-31
• 3.3.2 桩的加固位置的优化31-35
• 3.3.3 最佳单排桩桩间距和桩径35-40
• 3.3.4 合理桩长的选取40-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 双排抗滑桩加固边坡的设计优化48-57
• 4.1 引言48
• 4.2 双排抗滑桩的计算模型48-49
• 4.3 双排桩的最优布桩形式49-52
• 4.4 错位双排桩的最优桩间距52-53
• 4.5 错位双排桩的最优桩排距53-55
• 4.6 双排桩的最优桩长55-56
• 4.7 本章小结56-57
• 第五章 抗滑桩截面型式的设计优化57-74
• 5.1 引言57
• 5.2 几种不同截面形状57-67
• 5.3 不同截面型式下的桩间土拱效应67-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 主要结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加的科研项目80

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