不同桩锚支护结构受力性能及影响因素
发布时间：2021-08-15 00:02
采用ABAQUS软件,建立桩锚整体式支护结构和桩锚分离式支护结构有限元模型,分析二者受力性能差异,研究桩径、嵌固深度、冠梁尺寸、锚杆数量以及预应力等对其受力性能的影响。结果表明:两类支护结构位移由两端向中间减小,弯矩和剪力则由两端向中间增大,中间部分受力和变形保持一致;设计时应将端部两根抗滑桩的弯矩和剪力分别乘以1.35和1.2的承载力调整系数;桩锚整体式支护结构的最大位移比分离式结构小20%以上,最大弯矩小3%以上,最大剪力小6%以上;增大抗滑桩桩径,两类支护结构的位移和弯矩均减小;增大抗滑桩嵌固深度,两类支护结构的位移减小,但弯矩增大;冠梁尺寸增大可提高支护结构整体刚度和抗变形能力,但作用有限;增加锚杆数量、施加预应力均可显著减小抗滑桩的位移和弯矩,并改变位移和弯矩沿桩身的分布形态;以上参数变化对整体式支护结构的影响要远小于分离式支护结构。
【文章来源】：公路交通科技. 2015,32(12)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图1两类桩锚支护结构
公路交通科技第32卷桩间土体采用0.15m厚钢筋混凝土板支档;围檩采用两根20a槽钢焊接而成。抗滑桩从左至右依次编号为1～5，其中1号桩距左侧1m，5号桩距右侧0.5m，两类模型的锚杆高度及位置相同。图2支护结构有限元模型Fig.2FEmodelofsupportingstructures抗滑桩、冠梁、桩间挡板均为钢筋混凝土材料，模型中不考虑其配筋，并设置为弹性材料，均采用实体单元C3D8Ｒ;围檩为工字钢焊接而成，同样设置为弹性材料并选用C3D8Ｒ;锚杆采用等向强化塑性模型和T3D2单元，材料参数见表1。模型中土体除支护面，坑底以及坡顶外，约束全部自由度。模型中各个部件之间的接触约束分别为:抗滑桩和土体之间采用有限滑移的接触形式，抗滑桩和冠梁、抗滑桩和围檩之间采用绑定约束(Tie)约束，耦合变形，不考虑相对滑移;锚杆和土体之间的约束形式采用嵌入区域(Embeddedregion)，表1材料参数Tab.1Materialparameters杆件密度ρ/(kg·m－3)弹性模量E/MPa泊松比ν抗拉强度/MPa抗压强度/MPa抗滑桩2400300000.23.030.0冠梁2400300000.23.030.0挡板2400280000.22.525.0围檩78002100000.25360360锚杆78002000000.25——嵌固于土体中，同样不考虑相对滑移。由于模型按实际工程设计建立，结构基本处于弹性状态，并不会出现破坏的极端状态，因此对计算结果造成的影响很小，可以忽略其带来的误差。3两类结构基本受力性能比较两类结构模型基本受力性能计算时，除土体、支护结构自重外，根据设计，在坡顶施加20kPa的荷载，以考虑坡顶道路的车辆、行人以及可能的堆载等。计算得到结构5根桩的最大位移以及弯矩见表2，桩身水平位移、弯矩和剪力分布见图3。根据现场监测点分布，西侧11m高处抗滑桩与计算模型最为接近。根据监测数据，?
第12期黄华，等:不同桩锚支护结构受力性能及影响因素图3支护结构荷载及位移分布Fig.3Distributionsofloadsanddisplacementsofsupportingstructures两类支护结构弯矩变化趋势相同，由桩顶至桩底先由正值变为负值，然后再变为正值，弯矩零点出现在距桩顶4.0m和11.0m处，负弯矩最大值出现在距桩顶8.0m处，正弯矩最大值出现在距桩顶14.5m处，且抗滑桩弯矩由结构两端向中间减校整体式支护结构抗滑桩正弯矩最大值相差19.48%，负弯矩最大值相差21.97%;分离式支护结构抗滑桩正弯矩最大值相差32.90%，负弯矩最大值相差32.91%。两种支护结构弯矩最大相差16.05%，且支护结构两端的弯矩相差比中间大，两根4号桩正弯矩仅相差2.49%。支护结构两端边距不同，对分离式支护结构弯矩影响要大于整体式，前者5号桩比1号桩小7.01%，后者小3.54%。两类支护结构剪力变化趋势相同，整体式支护结构剪力最大值出现在10m和15m左右处，剪力为零点出现在4m和12m处;分离式支护结构剪力最大值出现在10m和15m左右处，剪力为零点出现在3，5m和12m左右处。两类支护结构的1号桩和5号桩剪力最大，然后向中间的3号桩减校整体式结构剪力最大值相差12.20%;分离式结构剪力最大值相差16.46%;且整体式支护结构剪力明显小于分离式结构，前者最大值小于后者13.10%。同样，支护结构两端边距对分离式的影响大于整体式，前者5号桩比1号桩小3.15%，后者小1.39%。以上分析表明两类桩锚支护结构的空间效应明显［11－13］。两类支护结构荷载和变形产生差异的主要原因是锚杆和抗滑桩连接方式不同，整体式结构锚杆直接锚固在抗滑桩上，其对抗滑桩的约束作用明显大于分离式支护结构;分离式结构锚杆通过围檩与抗滑桩相连接，围檩本身存在变形，导致锚杆对抗滑桩的约束作用减弱
【参考文献】：
期刊论文
[1]滑坡推力在多排抗滑桩上的分配情况研究[J]. 李会章,冯君,宋响军. 公路交通科技. 2014(10)
[2]桩锚支护结构水平位移的简化算法[J]. 许海勇,陈龙珠,刘全林. 岩土力学. 2013(08)
[3]深基坑桩锚支护中桩内力变化规律数值模拟研究[J]. 王明龙,王景梅. 地下空间与工程学报. 2013(03)
[4]深基坑桩锚支护结构设计参数分析[J]. 李柏生,张浩龙,朱彦鹏,周勇. 兰州理工大学学报. 2013(01)
[5]季节性冻土区深基坑桩锚支护结构冻胀变形控制研究[J]. 张智浩,马凛,韩晓猛,何敬宇. 岩土工程学报. 2012(S1)
[6]考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算[J]. 杨明辉,汪罗成,赵明华. 公路交通科技. 2011(10)
[7]延安地区某边坡双排抗滑桩支护分析[J]. 刘鸣,黄华,韩冰,刘伯权. 长安大学学报(自然科学版). 2011(02)
[8]深基坑桩锚支护侧土压力反分析及数值模拟[J]. 张钦喜,樊绍峰,周予启. 岩石力学与工程学报. 2009(S1)
[9]桩锚式支护结构的变形特性研究[J]. 李宝平,张玉,李军. 地下空间与工程学报. 2007(S1)
[10]锚索抗滑桩工程的优化设计研究[J]. 石玉玲,李貅,李凯玲. 工程地质学报. 2007(03)
博士论文
[1]深基坑桩锚支护结构稳定性及受力变形特性研究[D]. 胡贺松.中南大学 2009
硕士论文
[1]深基坑桩锚支护体系的空间效应研究[D]. 张伟园.河北工程大学 2013
本文编号：3343432
【文章来源】：公路交通科技. 2015,32(12)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图1两类桩锚支护结构
公路交通科技第32卷桩间土体采用0.15m厚钢筋混凝土板支档;围檩采用两根20a槽钢焊接而成。抗滑桩从左至右依次编号为1～5，其中1号桩距左侧1m，5号桩距右侧0.5m，两类模型的锚杆高度及位置相同。图2支护结构有限元模型Fig.2FEmodelofsupportingstructures抗滑桩、冠梁、桩间挡板均为钢筋混凝土材料，模型中不考虑其配筋，并设置为弹性材料，均采用实体单元C3D8Ｒ;围檩为工字钢焊接而成，同样设置为弹性材料并选用C3D8Ｒ;锚杆采用等向强化塑性模型和T3D2单元，材料参数见表1。模型中土体除支护面，坑底以及坡顶外，约束全部自由度。模型中各个部件之间的接触约束分别为:抗滑桩和土体之间采用有限滑移的接触形式，抗滑桩和冠梁、抗滑桩和围檩之间采用绑定约束(Tie)约束，耦合变形，不考虑相对滑移;锚杆和土体之间的约束形式采用嵌入区域(Embeddedregion)，表1材料参数Tab.1Materialparameters杆件密度ρ/(kg·m－3)弹性模量E/MPa泊松比ν抗拉强度/MPa抗压强度/MPa抗滑桩2400300000.23.030.0冠梁2400300000.23.030.0挡板2400280000.22.525.0围檩78002100000.25360360锚杆78002000000.25——嵌固于土体中，同样不考虑相对滑移。由于模型按实际工程设计建立，结构基本处于弹性状态，并不会出现破坏的极端状态，因此对计算结果造成的影响很小，可以忽略其带来的误差。3两类结构基本受力性能比较两类结构模型基本受力性能计算时，除土体、支护结构自重外，根据设计，在坡顶施加20kPa的荷载，以考虑坡顶道路的车辆、行人以及可能的堆载等。计算得到结构5根桩的最大位移以及弯矩见表2，桩身水平位移、弯矩和剪力分布见图3。根据现场监测点分布，西侧11m高处抗滑桩与计算模型最为接近。根据监测数据，?
第12期黄华，等:不同桩锚支护结构受力性能及影响因素图3支护结构荷载及位移分布Fig.3Distributionsofloadsanddisplacementsofsupportingstructures两类支护结构弯矩变化趋势相同，由桩顶至桩底先由正值变为负值，然后再变为正值，弯矩零点出现在距桩顶4.0m和11.0m处，负弯矩最大值出现在距桩顶8.0m处，正弯矩最大值出现在距桩顶14.5m处，且抗滑桩弯矩由结构两端向中间减校整体式支护结构抗滑桩正弯矩最大值相差19.48%，负弯矩最大值相差21.97%;分离式支护结构抗滑桩正弯矩最大值相差32.90%，负弯矩最大值相差32.91%。两种支护结构弯矩最大相差16.05%，且支护结构两端的弯矩相差比中间大，两根4号桩正弯矩仅相差2.49%。支护结构两端边距不同，对分离式支护结构弯矩影响要大于整体式，前者5号桩比1号桩小7.01%，后者小3.54%。两类支护结构剪力变化趋势相同，整体式支护结构剪力最大值出现在10m和15m左右处，剪力为零点出现在4m和12m处;分离式支护结构剪力最大值出现在10m和15m左右处，剪力为零点出现在3，5m和12m左右处。两类支护结构的1号桩和5号桩剪力最大，然后向中间的3号桩减校整体式结构剪力最大值相差12.20%;分离式结构剪力最大值相差16.46%;且整体式支护结构剪力明显小于分离式结构，前者最大值小于后者13.10%。同样，支护结构两端边距对分离式的影响大于整体式，前者5号桩比1号桩小3.15%，后者小1.39%。以上分析表明两类桩锚支护结构的空间效应明显［11－13］。两类支护结构荷载和变形产生差异的主要原因是锚杆和抗滑桩连接方式不同，整体式结构锚杆直接锚固在抗滑桩上，其对抗滑桩的约束作用明显大于分离式支护结构;分离式结构锚杆通过围檩与抗滑桩相连接，围檩本身存在变形，导致锚杆对抗滑桩的约束作用减弱
【参考文献】：
期刊论文
[1]滑坡推力在多排抗滑桩上的分配情况研究[J]. 李会章,冯君,宋响军. 公路交通科技. 2014(10)
[2]桩锚支护结构水平位移的简化算法[J]. 许海勇,陈龙珠,刘全林. 岩土力学. 2013(08)
[3]深基坑桩锚支护中桩内力变化规律数值模拟研究[J]. 王明龙,王景梅. 地下空间与工程学报. 2013(03)
[4]深基坑桩锚支护结构设计参数分析[J]. 李柏生,张浩龙,朱彦鹏,周勇. 兰州理工大学学报. 2013(01)
[5]季节性冻土区深基坑桩锚支护结构冻胀变形控制研究[J]. 张智浩,马凛,韩晓猛,何敬宇. 岩土工程学报. 2012(S1)
[6]考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算[J]. 杨明辉,汪罗成,赵明华. 公路交通科技. 2011(10)
[7]延安地区某边坡双排抗滑桩支护分析[J]. 刘鸣,黄华,韩冰,刘伯权. 长安大学学报(自然科学版). 2011(02)
[8]深基坑桩锚支护侧土压力反分析及数值模拟[J]. 张钦喜,樊绍峰,周予启. 岩石力学与工程学报. 2009(S1)
[9]桩锚式支护结构的变形特性研究[J]. 李宝平,张玉,李军. 地下空间与工程学报. 2007(S1)
[10]锚索抗滑桩工程的优化设计研究[J]. 石玉玲,李貅,李凯玲. 工程地质学报. 2007(03)
博士论文
[1]深基坑桩锚支护结构稳定性及受力变形特性研究[D]. 胡贺松.中南大学 2009
硕士论文
[1]深基坑桩锚支护体系的空间效应研究[D]. 张伟园.河北工程大学 2013
本文编号：3343432
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