考虑预应力的框架锚杆支护结构土压力分析
发布时间：2021-01-03 09:57
框架预应力锚杆支护结构因其造价低廉、施工方便,在我国西北地区土质边坡治理工程中得到了广泛应用,而其优异的加固效果和抗震性能也引起了大量学者对这种支护结构的关注。但目前对于框架预应力锚杆支护结构的土压力研究较少,一些文献将锚杆的抗拔力看作是一种减小土压力的因素进行考虑且忽略了预应力对土压力的影响,这造成计算结果与一些实验观测结果有所差异。本文基于框架预应力锚杆支护结构的加固机理,在考虑预应力的基础上分别对框架锚杆加固结构在静力状态和地震作用下的土压力进行了如下的研究:（1）基于框架预应力锚杆支护结构的构造特点和工作机制,分析了预应力和锚固体对土压力的影响,结果表明预应力会影响土压力而锚固体则不会影响作用在支护结构上的土压力。在此基础上,采用水平层法求解了框架预应力锚杆支护结构在静力作用下的主动土压力。通过理论对比和有限元软件模拟的方法分析了预应力对土压力的影响,结果显示预应力会增大作用在支护结构上的土压力,且采用水平层分析法可以更好的体现土压力非线性分布的特征。（2）基于对框架预应力锚杆支护结构工作机制的分析,结合拟动力法,在考虑预应力的情况下确定了发生谐波地震时框架锚杆加固边坡的潜在滑...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
岩质边坡滑塌在早期边坡工程的实践过程中，对边
康淖式穑?俳?斯?贰⑻?贰⑺?缫约白》康认喙亓煊虻目萍冀?剑?庖彩沟?许多土建工程开始向山区发展，并出现大量的边坡工程。由于这类边坡工程周边环境条件复杂且多数处于高烈度地震区，因此经常会在恶劣的自然环境下发生失稳破坏从而对国家财产和人民群众的生命安全带来严重威胁。而随着国家经济实力的增长以及公路、铁路、水坝等基础设施的快速建设，建设部门与安全部门对边坡工程的安全性要求也越来越高，这使得边坡的稳定性和各种用以保证边坡安全工作的支护结构成为土木工程领域的一项研究重点。图1.1岩质边坡滑塌图1.2兰永线高边坡滑塌在早期边坡工程的实践过程中，对边坡土体的治理主要以挡土的理念为指导，大量依靠结构自重维持边坡稳定的支护结构被应用于支护领域。然而随着人类活动范围扩大，大量工程穿越山区，填方边坡、挖方边坡层出不穷，边坡高度急剧增大，此时采用重力式挡墙支护就难以满足实际工程的需求，各种以混凝土为材料的悬臂式挡墙、扶壁式挡墙以及适用于填方公路的加筋挡墙就得到了进一步的推广，而锚杆最早主要应用于矿山巷道支护，后来人类关于岩土工程的领域的研究得到了长足的发展，基于变形控制以及锚固原理的认识使得预应力锚杆在边坡工程中开始得到应用，其中，1934年预应力锚索首次应用于阿尔及利亚的Cheurfas大坝改造工程，此后，不同类型的锚杆以及与锚杆配合使用的组合支挡结构大量应用于实际项目，取得了良好的效果。而在我国尤其是西部地区的边坡治理工程，框架预应力锚杆作为一种主动支护结构，由于其质量轻、施工快、造价低廉、设计简便、使用场地不受限制等优点更是得到了广泛的应用。而且，在我国发生的几次较大的地震中，框架预应力锚杆加固边坡都表现出了优异的抗震特性，因此也得到了大量学者与?
考虑预应力的框架锚杆支护结构土压力分析2图1.3框架预应力锚杆支护边坡虽然框架预应力锚杆支护结构工程特性优秀，但依然无法避免对土压力的讨论，因为支挡结构承受的荷载主要来自于墙后土体产生的土压力，而关于挡墙土压力的研究已经有超过两百年的历史。1776年，C.A.Coulomb以极限平衡理论为基础提出了著名的库伦土压力理论，1857年，法国工程师W.J.Rankine则针对墙背光滑且垂直的挡墙发表了朗肯土压力理论。关于土压力的研究在这之后得到了长足的发展，大量学者基于不同理论，发展了各类土压力计算方法，同时又结合工程实践进一步的推动着土压力理论的不断完善。由于与边坡相关的支护结构都是永久性的，所有的边坡支护工程在设计过程都需要考虑地震的影响，因此也有一些学者对支挡结构的地震土压力进行了研究。虽然目前关于土压力的研究取得了丰硕的成果，但是在工程领域随着大量新型支挡结构的出现，现有的土压力研究理论还表现出一定的不足，尤其是关于框架预应力锚杆支护结构的土压力研究较少，这造成很多边坡加固工程忽视坡面挡土结构的设计，导致支挡结构面层发生破坏，就如图1.4所示为某框架锚杆支护边坡滑塌，坡面格构梁被大量破坏；此外，多数研究文献中也忽略了预应力对土压力的影响，仅有少数文献以试验和现场观测的手段记录了由预应力引起的土压力变化，这就使得一些文献在对这种支护结构进行研究的过程中只能借助经验假定土压力的大小与分布，这就可能造成研究成果与实际工程有所偏差。由此可见，对于框架预应力锚杆支护结构的土压力研究目前还不完善，仍有必要对这种支护结构的土压力问题进行探讨。图1.4某框架锚杆支护边坡破坏
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力加筋体水平土压力及作用机理研究[J]. 杜运兴,袁兰,周芬. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(09)
[2]框架锚杆支护黄土边坡大型振动台模型试验研究[J]. 叶帅华,赵壮福,朱彦鹏. 岩土力学. 2019(11)
[3]预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 郭院成,李明宇,张艳伟. 岩土力学. 2019(S1)
[4]水平柔性拉筋式重力墙地震土压力拟静力分析方法[J]. 于昕左,肖世国. 土木工程学报. 2019(S2)
[5]预应力对拉式挡土墙受力特征模型试验研究[J]. 江健宏,杨振宇,陈奇,孟庆宇,张宏博. 山东大学学报(工学版). 2019(04)
[6]地震作用下微型桩支挡结构振动台试验研究[J]. 郑静,牛文庆,吴红刚,施艳秋. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[7]简谐波作用下加筋土挡墙动土压力模型试验研究[J]. 徐鹏,蒋关鲁,任世杰,廖丹,王智猛. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[8]柔性桩黏性土的非极限主动土压力[J]. 李朝阳,谢强,康景文,赵梦怡,郭永春. 土木建筑与环境工程. 2018(05)
[9]压力型锚杆支护滑坡的地震动力响应特性研究[J]. 李楠,汪班桥,门玉明,张妙芝. 地质力学学报. 2018(04)
[10]柔性支护黏性土基坑非极限被动土压力研究[J]. 赵梦怡,谢强,康景文,李朝阳,郭永春. 工程地质学报. 2018(04)
博士论文
[1]考虑锚杆预应力作用的锚固边坡稳定性研究[D]. 王邓峮.兰州理工大学 2013
[2]黄土地区框架预应力锚杆支护边坡地震动反应及稳定性分析[D]. 叶帅华.兰州理工大学 2012
[3]高边坡预应力锚索格梁的承载机理及设计分析研究[D]. 向安田.同济大学 2007
硕士论文
[1]地震作用下桩基桥台土压力及影响因素研究[D]. 吴小明.西南交通大学 2017
[2]考虑土、上部结构和桥台相互作用的桥台地震土压力计算方法[D]. 刘坤.太原理工大学 2016
本文编号：2954778
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
岩质边坡滑塌在早期边坡工程的实践过程中，对边
康淖式穑?俳?斯?贰⑻?贰⑺?缫约白》康认喙亓煊虻目萍冀?剑?庖彩沟?许多土建工程开始向山区发展，并出现大量的边坡工程。由于这类边坡工程周边环境条件复杂且多数处于高烈度地震区，因此经常会在恶劣的自然环境下发生失稳破坏从而对国家财产和人民群众的生命安全带来严重威胁。而随着国家经济实力的增长以及公路、铁路、水坝等基础设施的快速建设，建设部门与安全部门对边坡工程的安全性要求也越来越高，这使得边坡的稳定性和各种用以保证边坡安全工作的支护结构成为土木工程领域的一项研究重点。图1.1岩质边坡滑塌图1.2兰永线高边坡滑塌在早期边坡工程的实践过程中，对边坡土体的治理主要以挡土的理念为指导，大量依靠结构自重维持边坡稳定的支护结构被应用于支护领域。然而随着人类活动范围扩大，大量工程穿越山区，填方边坡、挖方边坡层出不穷，边坡高度急剧增大，此时采用重力式挡墙支护就难以满足实际工程的需求，各种以混凝土为材料的悬臂式挡墙、扶壁式挡墙以及适用于填方公路的加筋挡墙就得到了进一步的推广，而锚杆最早主要应用于矿山巷道支护，后来人类关于岩土工程的领域的研究得到了长足的发展，基于变形控制以及锚固原理的认识使得预应力锚杆在边坡工程中开始得到应用，其中，1934年预应力锚索首次应用于阿尔及利亚的Cheurfas大坝改造工程，此后，不同类型的锚杆以及与锚杆配合使用的组合支挡结构大量应用于实际项目，取得了良好的效果。而在我国尤其是西部地区的边坡治理工程，框架预应力锚杆作为一种主动支护结构，由于其质量轻、施工快、造价低廉、设计简便、使用场地不受限制等优点更是得到了广泛的应用。而且，在我国发生的几次较大的地震中，框架预应力锚杆加固边坡都表现出了优异的抗震特性，因此也得到了大量学者与?
考虑预应力的框架锚杆支护结构土压力分析2图1.3框架预应力锚杆支护边坡虽然框架预应力锚杆支护结构工程特性优秀，但依然无法避免对土压力的讨论，因为支挡结构承受的荷载主要来自于墙后土体产生的土压力，而关于挡墙土压力的研究已经有超过两百年的历史。1776年，C.A.Coulomb以极限平衡理论为基础提出了著名的库伦土压力理论，1857年，法国工程师W.J.Rankine则针对墙背光滑且垂直的挡墙发表了朗肯土压力理论。关于土压力的研究在这之后得到了长足的发展，大量学者基于不同理论，发展了各类土压力计算方法，同时又结合工程实践进一步的推动着土压力理论的不断完善。由于与边坡相关的支护结构都是永久性的，所有的边坡支护工程在设计过程都需要考虑地震的影响，因此也有一些学者对支挡结构的地震土压力进行了研究。虽然目前关于土压力的研究取得了丰硕的成果，但是在工程领域随着大量新型支挡结构的出现，现有的土压力研究理论还表现出一定的不足，尤其是关于框架预应力锚杆支护结构的土压力研究较少，这造成很多边坡加固工程忽视坡面挡土结构的设计，导致支挡结构面层发生破坏，就如图1.4所示为某框架锚杆支护边坡滑塌，坡面格构梁被大量破坏；此外，多数研究文献中也忽略了预应力对土压力的影响，仅有少数文献以试验和现场观测的手段记录了由预应力引起的土压力变化，这就使得一些文献在对这种支护结构进行研究的过程中只能借助经验假定土压力的大小与分布，这就可能造成研究成果与实际工程有所偏差。由此可见，对于框架预应力锚杆支护结构的土压力研究目前还不完善，仍有必要对这种支护结构的土压力问题进行探讨。图1.4某框架锚杆支护边坡破坏
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力加筋体水平土压力及作用机理研究[J]. 杜运兴,袁兰,周芬. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(09)
[2]框架锚杆支护黄土边坡大型振动台模型试验研究[J]. 叶帅华,赵壮福,朱彦鹏. 岩土力学. 2019(11)
[3]预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 郭院成,李明宇,张艳伟. 岩土力学. 2019(S1)
[4]水平柔性拉筋式重力墙地震土压力拟静力分析方法[J]. 于昕左,肖世国. 土木工程学报. 2019(S2)
[5]预应力对拉式挡土墙受力特征模型试验研究[J]. 江健宏,杨振宇,陈奇,孟庆宇,张宏博. 山东大学学报(工学版). 2019(04)
[6]地震作用下微型桩支挡结构振动台试验研究[J]. 郑静,牛文庆,吴红刚,施艳秋. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[7]简谐波作用下加筋土挡墙动土压力模型试验研究[J]. 徐鹏,蒋关鲁,任世杰,廖丹,王智猛. 岩石力学与工程学报. 2018(S2)
[8]柔性桩黏性土的非极限主动土压力[J]. 李朝阳,谢强,康景文,赵梦怡,郭永春. 土木建筑与环境工程. 2018(05)
[9]压力型锚杆支护滑坡的地震动力响应特性研究[J]. 李楠,汪班桥,门玉明,张妙芝. 地质力学学报. 2018(04)
[10]柔性支护黏性土基坑非极限被动土压力研究[J]. 赵梦怡,谢强,康景文,李朝阳,郭永春. 工程地质学报. 2018(04)
博士论文
[1]考虑锚杆预应力作用的锚固边坡稳定性研究[D]. 王邓峮.兰州理工大学 2013
[2]黄土地区框架预应力锚杆支护边坡地震动反应及稳定性分析[D]. 叶帅华.兰州理工大学 2012
[3]高边坡预应力锚索格梁的承载机理及设计分析研究[D]. 向安田.同济大学 2007
硕士论文
[1]地震作用下桩基桥台土压力及影响因素研究[D]. 吴小明.西南交通大学 2017
[2]考虑土、上部结构和桥台相互作用的桥台地震土压力计算方法[D]. 刘坤.太原理工大学 2016
本文编号：2954778
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