DMR互錨式薄壁擋土墻高路堤結(jié)構(gòu)模型試驗研究及應(yīng)用

遠(yuǎn)（安）當(dāng)（陽）國防公路改擴(kuò)建工程的現(xiàn)場實際情況，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的擋土墻――雙面直立互錨式薄壁擋土墻，并應(yīng)用Digital（數(shù)字模型）、Model（模型試驗）、Real（實際路堤監(jiān)測）的研究方法，對“三個路堤”分別進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了比較分析，使其既相互獨(dú)立又形成一個鏈條，互相驗證，形成一個完整的體系。通過模型試驗的理論分析和數(shù)字模擬，得出了互錨式薄壁擋土墻的土壓力分布規(guī)律及填料性質(zhì)對擋土墻土壓力分布的影響等相關(guān)理論成果，然后進(jìn)行實際路堤的監(jiān)測，并對模型路堤和數(shù)字路堤理論成果進(jìn)行修正。全書共分七章：第一章主要介紹國內(nèi)外擋土墻研究的發(fā)展概況；第二章主要介紹相似理論及模型實驗方法；第三章主要介紹模型試驗測試元器件；第四章主要研究拉筋在土體中的腐蝕規(guī)律、防護(hù)措施及施工工藝；第五章主要是模型試驗數(shù)據(jù)采集及理論分析；第六章主要是實際路堤設(shè)計及經(jīng)濟(jì)分析；第七章是全書的主要結(jié)論及對今后的工作進(jìn)行了展望。　《DMR互錨式薄壁擋土墻高路堤結(jié)構(gòu)模型試驗研究及應(yīng)用》可供有關(guān)專業(yè)科研人員及大專院校師生參考。

作 者： 李繼明 編

出 版 社： 地質(zhì)大學(xué)出版社

ISBN： 9787562521013

出版時間： 2008-01-01

版　次： 1

頁　數(shù)： 105

裝　幀： 平裝

開　本： 16開

所屬分類： 圖書>建筑>土力學(xué)、地基基礎(chǔ)工程

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是基坑開挖邊坡支護(hù)方法中最常的一種，它主要有由一系列排樁和錨桿組成，其中排樁為擋土體系，錨桿為支撐體系。在不能進(jìn)行放坡開挖及等施工條件受到限制的的城市密集區(qū)被經(jīng)常采用。樁錨支護(hù)體系中的排樁主要要來擋土和擋水，錨桿主要是利用其自身與地層的錨固力給排樁體系一個水平的支撐拉力，阻止傾倒與土體滑動。一般來說，樁錨支護(hù)體系可應(yīng)用于開挖深度在一的基坑工程中。國內(nèi)外常用以下幾種方法對排樁錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)靜力平衡法

該方法是最早應(yīng)用于實際工程中并且是工程設(shè)計人員最為熟悉的一種計算理論。該方法第一步即在樁體上尋找一個點(diǎn)，假定該點(diǎn)的土壓力和位移均為該支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中的樁體則圍繞該店發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動點(diǎn)以上的樁部分承受土體的主動土壓力而向基坑的開挖方向偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動點(diǎn)以下的樁部位受到土體被動土壓力作用而向基坑開挖相反的方向偏轉(zhuǎn)，土壓力由經(jīng)典土力學(xué)理論計算得出。再結(jié)合樁體的嵌固深度和錨桿水平拉力，根據(jù)靜力平衡條件則最終計算得出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，使之保持基坑各種穩(wěn)定性要求由于靜力平衡法的假定條件比較簡單，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系各種參數(shù)發(fā)生變化時，特別是在多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，則難以對其進(jìn)行準(zhǔn)確的表達(dá)，因而逐漸被彈性支點(diǎn)理論所取代，但是因為它原理簡明易懂，計算方便，并且實踐證明它對簡單支護(hù)結(jié)構(gòu)誤差影響較小，許多設(shè)計計算特別是懸臂式仍然采用該方法，對懸臂式支護(hù)和單支點(diǎn)支護(hù)的嵌固深度，我國《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》明確規(guī)定應(yīng)按靜力平衡法進(jìn)行計算確定，并且靜力平衡法在某些特定領(lǐng)域的計算還會得以繼續(xù)發(fā)展應(yīng)用。然而靜力平衡法具有其局限性，它把被動土壓力假定為基坑內(nèi)側(cè)的土抗力，并且假定對支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算與其剛度系數(shù)無關(guān)，這與實際情況不相符，支護(hù)結(jié)構(gòu)真實的受力狀況也沒能從理論得以反映。實際上由于排樁位移有控制要求，基坑內(nèi)側(cè)土體并沒有完全處于被動狀態(tài)，而是處在彈性抗力階段。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)彈性地基梁法

該方法把樁錨支護(hù)體系結(jié)構(gòu)看作是基地的支座梁，即把地基與基礎(chǔ)看作一個整體，共同作用，然后求得地基與基礎(chǔ)接觸帶的壓力分布，進(jìn)一步解出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力?；娱_挖面以上的土體對樁體提供主動土壓力，開挖面以下的土體樁提供主動土壓力和被動土壓力之和。單層錨桿的樁錨支護(hù)采用極限平衡法計算，用分層平衡法計算多層錨桿支護(hù)。但是該方法不能計算出預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)應(yīng)力對支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，因此無法計算得出土壓力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。同樣該方法也具有不足之處①無法計算多支點(diǎn)多錨桿支護(hù)樁錨共同工作下支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及位移②無法對對支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁和錨進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，影響經(jīng)濟(jì)效益③由于多層錨桿的計算采用分層平很法，與靜力平衡法相似，即假定樁身剛度與支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力無關(guān)，與實際受力情況不相符。

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)桿系有限元法

該方法的基本原理就是把樁錨支護(hù)體系的支護(hù)結(jié)構(gòu)桿件離散成許多相連的單元并用有限元單元法求解。有限元求解用梁單元模擬基坑開挖面以上的支護(hù)結(jié)構(gòu)和用彈性地基梁單元模擬開挖面以下的支護(hù)結(jié)構(gòu)。有限元單元法的本質(zhì)是把支護(hù)結(jié)構(gòu)分解成各種桿件，再用有限元單元法來分折這些桿勝的受力和位移。在用有限元單元法求解時，通常假設(shè)單元為等截面直桿,再對單元的近似位移模式假定,以虛功原理為基礎(chǔ)建立有限元方程，推導(dǎo)出剛度矩陣方程，再根據(jù)靜力等效原理把各個單元上的外力轉(zhuǎn)化到單元的節(jié)點(diǎn)上，構(gòu)成等效節(jié)點(diǎn)荷載。因而有限元單元法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是假設(shè)符合實際的位移函數(shù)，然后，將各個單無剛度矩陣組合成結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，將單元等效節(jié)點(diǎn)荷載集合成整體等效節(jié)點(diǎn)荷載列陣，并引出結(jié)構(gòu)位移邊界條件，建立整體平衡方程組,得出基本未知量，最后計算各單元的內(nèi)力和變形。

隨著祖國西部高速公路、鐵路建設(shè)，懸索橋以其跨越能力強(qiáng)、環(huán)境擾動小的特點(diǎn)備受關(guān)注。在山區(qū)若能因地制宜，有效地利用巖體承載，采用隧道式錨碇對保護(hù)自然環(huán)境、避免大規(guī)模開挖、節(jié)約投資等方面意義重大。然而，由于隧道式錨碇對地質(zhì)條件的要求較為苛刻，實際應(yīng)用不多。人們對錨碇與圍巖相互作用機(jī)理尚不十分明確，隧道錨的設(shè)計也未形成體系。本項研究結(jié)合我國擬建的首座鐵路懸索橋金沙江大橋，采用模型試驗的方法揭示隧道錨的荷載傳遞規(guī)律、變形分布特征；通過超載試驗揭示三種不同接觸面下隧道錨的破壞模式；基于ABAQUS建立巖體的彈脆塑性損傷本構(gòu)；通過損傷數(shù)值分析方法分析隧道錨破裂機(jī)制及隧道錨承載性能影響因素；根據(jù)極限平衡理論，提出隧道錨極限承載力計算方法及設(shè)計計算流程，為鐵路懸索橋隧道錨的合理設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。該研究成果對于促進(jìn)隧道式錨碇在鐵路工程中的應(yīng)用，提升設(shè)計技術(shù)水平，具有理論意義和應(yīng)用價值。

與重力式錨碇比較，隧道式錨碇因具有環(huán)境擾動小和性價比高的優(yōu)勢，而備受關(guān)注。麗香鐵路金沙江大橋是我國擬建的首座鐵路懸索橋，兩岸均采用隧道式錨碇，由于鐵路具有重載的特點(diǎn)，其主纜拉力遠(yuǎn)大于一般的公路橋梁，以往有關(guān)公路懸索橋的研究成果在鐵路中的應(yīng)用受到了一定限制，隧道式錨碇與圍巖的相互作用機(jī)理尚不十分明確，隧道式錨碇還未形成較為完備的定量設(shè)計方法。本文以麗香鐵路金沙江特大橋隧道式錨碇為研究對象，采用理論計算、數(shù)值分析、模型試驗相結(jié)合的研究方法，對鐵路懸索橋隧道式錨碇的承載機(jī)理及計算方法開展了研究。采用模型試驗方法揭示了隧道錨的變形影響區(qū)特征，建立了錨碇體荷載傳遞曲線函數(shù)關(guān)系，推到了錨碇體與圍巖界面剪應(yīng)力的計算公式；通過超載試驗揭示三種不同接觸面下隧道錨的破壞模式；基于ABAQUS建立巖體的彈脆塑性損傷本構(gòu)，同時考慮巖體的張拉-剪切復(fù)合破壞機(jī)制，較好地模擬巖石體破裂后的力學(xué)行為；為研究巖體真實的破裂過程提供了基礎(chǔ)；通過損傷數(shù)值分析方法模擬隧道錨加載破裂全過程，分析圍巖性質(zhì)、錨碇體與圍巖接觸面強(qiáng)度、錨碇體擴(kuò)展角、軸向長度及斷面直徑對隧道錨承載性能的影響；根據(jù)極限平衡理論，提出隧道錨極限承載力計算方法及設(shè)計計算流程，為鐵路懸索橋隧道錨的合理設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。該研究成果對于促進(jìn)隧道式錨碇在鐵路工程中的應(yīng)用，提升設(shè)計技術(shù)水平，具有理論意義和應(yīng)用價值。 2100433B