Dynamic calculation model and seismic response for frame supporting structure with prestressed anchors

A dynamic calculation model of frame supporting structures with prestressed anchors for the slope stability is proposed. The frame and soil are closely contacted in the role of prestressed anchors and they cannot be separated along the whole slope. The lateral displacement of frame and soil is nearly in phase. The movement characteristic satisfies the theory of elastic foundation beam. The frame is treated with elastic foundation beam in this model. The influence of prestressed anchors is simplified as linear spring and damped system related with velocity. Under the condition of horizontal earthquake excitation, the equation of vibration response is established by using the model of dynamic Winkler beam and the analytical solutions are obtained for simple harmonic vibration. This method is applied to a case record for illustration of its capability, in order to verify the method, 3D nonlinear FEM (ADINA) is used to analyze the seismic performance of this case, the comparative results show that the design and the analysis are safe and credible by using the proposed method. The calculation model provides a new way for earthquake analysis and seismic design of slope stability supported by frame structure with prestressed anchors.

富水砂层深基坑支护结构模拟分析与优化

基于北京市通州区某深基坑工程,依据降水开挖及支护方案,使用midas GTS NX软件建模研究了在土钉墙-桩锚联合支护下,不同锚杆条件对富水砂层深基坑开挖变形特征的影响,并基于实际施工方案进行支护结构优化。结果表明,桩锚支护中预应力锚杆能够有效加固深层土体,约束其水平位移,显著改善基坑稳定性,相较于无锚杆情况,坡顶和桩顶的水平位移最大值分别减少了60.9%和75.4%;桩锚支护情况下,桩身侧移随桩直径的增大先减小后增大,存在最优桩直径范围,且该范围受到锚杆预应力大小的影响。

微型钢骨桩综合防护体系在边坡防护中的应用分析

工程中遇到的复杂临时边坡,普遍具有安全储备要求较低且使用时长较短的特点,这类边坡在不具备放坡条件时,如果采用抗滑桩、预应力锚索框格梁等传统支护措施进行防护,则容易造成较大的工程浪费。采用微型钢骨桩+预应力锚索组成的“双柔性”支护结构,在满足工程安全需求的前提下,具有施工简便,造价合理,占地面积小,地质、地形适应能力强等优点,可在类似工程中进一步推广应用。

隧道洞口边坡锚索框架梁支护研究

近年来,公路隧道的修建在不断地进行中,同时在施工当中也伴随着较大的安全隐忧,因此隧道洞口的边坡支护对于隧道工程具有现实意义。文章以某隧道2号隧道洞口为例,采用FLAC 3D软件进行单因素变量分析不同锚固力、锚固角度和锚固间距对支护体系的影响,在理论计算方法的基础上,结合数值模拟分别在不同锚固力、锚固角度和锚固间距下对预应力锚索框架梁进行模拟计算与分析,最终得出在以上三种情况下的坡面位移图,然后通过观察位移图的变化并结合理论分析提出最优的支护结构参数。文章可为此类隧道工程中预应力锚索框架梁的结构参数优化设计提供技术参考。

等截面装配式框架预应力锚索支护结构承载特性研究及其算法验证

目前边坡支护工程多采用现浇框架预应力锚索支护结构,该结构能满足滑坡和边坡支护的要求,但是面对应急救灾和施工不便的工程项目时存在不足之处。对此,针对等截面装配式框架预应力锚索支护结构及其算法,通过数值模拟、现场监测试验、理论研究等手段,深入对比研究了装配式框架和现浇框架的承载特性,并验证了装配式框架算法。结果表明:等截面装配式框架预应力锚索支护结构同现浇框架结构承载能力基本相同,但是具有工期短、耐久性好、施工方便等优点;随着高度增加,在立柱上的装配式框架和现浇框架装配式框架应力、应变的差值变大,对横梁上的应力、应变影响较小,并且预制构件连接处节点强度较低,同时装配式框架应变随着温度在2℃~30℃内变化时趋于稳定;通过数值模拟发现三种装配式框架结构设计计算方法中铰支座结构设计算法更加安全,可运用于实际工程设计。

建筑工程施工中深基坑支护施工技术管理研究

深基坑支护结构的施工技术管理是基坑工程的安全保障。为加强深基坑支护施工管理,保证支护结构质量和安全性,该文结合实际深基坑工程的支护结构,针对关键支护构件预应力锚索和水泥搅拌桩施工技术进行研究分析,依据支护结构施工方法及施工管理关键重难点,明确锚索和搅拌桩施工技术管理要素。结果表明,预应力锚索施工技术的关键管理要素为锚固体的成型质量;水泥搅拌桩施工技术的关键管理要素为水泥浆浓度以及提升速度。该结论为深基坑支护施工管理和保障深基坑支护施工质量提供理论依据。

柔性锚杆力学性能分析及工程应用

为分析柔性锚杆力学性能及支护技术研究,在实验室开展了柔性锚杆静载力学性能测试,分析了柔性锚杆扭矩与预紧力的转换关系,确定了合理的预紧力参数,并开展了井下工程应用。研究结果表明:柔性锚杆具有较高的承载特性,静载拉伸力-位移变化过程可划分为初始承载阶段、类弹性阶段、屈服强化阶段以及破断阶段,平均屈服力为320 kN,平均承载力为357.23 kN,柔性锚杆的高承载性能,可实现低密度大排距强力支护目的,抑制浅部顶板岩层变形,发挥深部岩层的承载性能,形成稳定的连续承载梁。工程应用表明,柔性锚杆在距离工作面100 m左右时达到稳定,其承载水平较普通锚杆显著提高,受力稳定后承载力在113.5~127.4 kN范围内,较初始预紧力提高了47.9%~55.7%;巷道掘进后初期变形小,整体成型效果好,巷道两帮最大内挤变形17.5 mm,顶底板最大移近量13.7 mm,表明柔性锚杆支护可有效控制巷道围岩变形。

支护结构换锚深化技术研究

某项目基坑东侧紧邻红线,使基坑工程施工受到较大的约束,由于支护结构施工误差等原因,导致出现支护结构与楼座地下外墙结构出现冲突。通过前期策划,利用换锚思路,在清槽阶段组织插入新增预应力锚杆替换拆除原有预应力锚杆,利用地下室结构作为支护支撑构件的方式,在保证安全的前提下,避免后续结构施工难度,减少对部署及工期的影响,确保工程经济性、安全性和高品质履约,顺利完成工程各项指标。

深埋软岩输水隧洞全长预应力锚注支护效果评价

支护结构优化设计对输水隧洞开挖施工具有重要意义,是工程施工顺利进行的必要保证。针对传统喷锚工艺存在不足,提出一种全长预应力锚的支护方案。现场对比实验结果显示,全长预应力锚支护方式可以有效提升隧洞围岩的安全性和稳定性,具有良好的工程应用价值,可以在相关类似工程的设计和建设中推广应用。

锚索桩板墙受力分析与应用

锚索桩板墙做为一种边坡支挡结构,在我国得到了广泛应用。锚索桩板墙主要承担水平荷载,具有主动支护、柔性支护的特点。锚索桩板墙主要组成结构为:桩板墙、预应力锚索、锚具、挡板等。本文依据实际工程对该结构进行了以下研究:桩板墙设计、剩余下滑力计算、桩板墙受力情况分析、桩板墙的配筋计算、桩板墙的嵌固深度验算、锚索的配置计算以及施工要点分析。通过以上研究,为锚索桩板墙的使用提供了理论基础和分析方法。

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构设计和施工中的若干问题探讨

框架预应力锚杆柔性边坡支护结构是在预应力锚杆柔性支护技术基础上发展起来的,用于深基坑支护或提高边坡稳定性的一种新型主动加固技术。为深入了解其工作性能和作用机制,促进该项技术快速发展,对其设计和施工中的若干问题进行了分析讨论。结合某实际边坡加固工程,具体研究设计中的问题包括:安全系数取值、支护结构承载力和稳定性双重控制的分析设计法、坡角的设计、最下面一排锚杆的位置确定、锚杆锚固段长度和自由段长度分析、基础桩的作用分析、伸缩缝的设置。另外,讨论了施工中的几个关键问题:修坡放线、锚杆灌浆、锚杆预应力的施加和超开挖。最后,给出了一些定性化和定量化的结论,提出了合理化建议,为进一步认识框架预应力锚杆柔性边坡支护结构的工作性能和作用机制提供了依据,同时可供工程技术人员进行设计和施工时参考。

框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法及其应用

基于土体边坡滑动面的破坏模式及极限平衡理论,采用圆弧滑动条分法,在考虑支护结构、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,建立了边坡最危险滑移面的搜索模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系。通过计算机动态设定滑移面圆心所在区域,并在圆心区域内采用网格法搜索最危险滑移面的圆心,实现了基于计算机搜索的框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法。最后,开发了框架预应力锚杆稳定性计算软件,并结合具体工程实例进行了验算。

某基坑框架预应力锚杆柔性支护结构的数值模拟分析

框架预应力锚杆柔性支护结构是当前基坑工程中常采用的一种支护方式,但是对其进行数值模拟分析目前未见报道。结合工程算例,运用有限元软件ADINA,选择合理本构模型,对某基坑框架预应力锚杆柔性支护结构进行了数值模拟。结果表明:基坑最终水平位移最大值出现在基坑顶部,锚杆预应力值和作用位置对坑壁水平位移影响显著;基坑地表沉降和坑底隆起均随基坑开挖深度的增加而增大;锚杆轴力随基坑开挖深度增加而增大,且沿长度方向呈曲线分布,其最大轴力作用点连线近似于基坑滑移面曲线,锚杆轴力最大值沿基坑深度方向呈"弓形"分布。数值模拟表明框架预应力锚杆柔性支护结构在深基坑支护工程中控制变形的效果显著,值得进一步推广应用。

框架预应力锚杆柔性支护结构坡面水平位移影响因素

框架预应力锚杆柔性支护结构由于其诸多优点在基坑开挖支护工程中得到了广泛应用,但是目前的设计多注重于强度设计,而对支护结构水平位移问题很少讨论。随着基坑开挖深度和规模的增大,其位移和稳定问题日益成为工程界关注的焦点。考虑基坑开挖过程的影响,基于某工程实例分析讨论了框架预应力锚杆柔性支护结构的坡面水平位移的影响因素,包括开挖深度、基坑坡角、地面施工荷载、土体物理力学性质、超开挖深度、锚杆设计参数和框架立柱抗弯刚度。经过分析对部分参数的影响得出了定性的结论,而对其余参数的影响给出了定量的结果,这些结论不仅可以为进一步认识框架预应力锚杆柔性支护结构的作用机理提供依据,同时可供工程技术人员设计时参考。

框架预应力锚杆柔性支护结构坡面水平位移的理论分析与模型试验研究

基于基坑开挖过程的影响,视锚杆自由段为弹簧,将开挖阶段的框架预应力锚杆柔性支护结构简化为底端铰接,而上部在不同深度位置处由锚杆弹簧支承的竖向连续梁;提出这种支护结构的坡面水平位移简化计算方法,给出计算模型和计算简图,确定相关参数。以一基坑工程为例,通过对其坡面水平位移的计算分析,分析结果表明,基坑上部位移较大,框架预应力锚杆柔性支护结构在控制基坑水平位移方面效果显著。另外,为深入了解框架预应力锚杆柔性支护结构的工作性能,依据几何相似原理,对其进行室内模型试验研究。位移实测结果与理论计算结果的对比分析表明,二者在总体趋势上吻合较好,但数值上相差较大,试验结果仅仅是定性得出了水平位移的分布规律和预应力锚杆的锚固效果。提出的坡面水平位移计算方法是一种简化近似计算法,各参数容易确定,因此具有可操作性,用于初步估算是可行的。

框架预应力锚杆柔性支护结构的锚杆预应力损失研究

框架预应力锚杆柔性支护结构是用于提高边坡稳定性的一种新技术,锚杆作为其中的核心受力构件,其预应力值的大小是有效限制边坡位移的关键,但在实际工程中锚杆产生预应力损失是必然的。为深入了解锚杆的工作性能和作用机理,对其预应力损失进行研究,分析总结了影响锚杆预应力损失的主要因素,包括张拉系统的摩阻、锁定后的锚具回缩、钢材的应力松弛、土体蠕变、群锚效应和张拉顺序、降雨入渗等。综合考虑其它各种因素的影响,可粗略估算一般锚杆预应力损失范围大约在25%～40%之间。另外,为进一步验证锚杆预应力的损失大小,对框架预应力锚杆柔性边坡支护结构的锚杆预应力损失问题进行了试验研究,结果表明本文给出的简单定量估算是可行的。

两种支挡结构的实测和计算土压力

对一座锚拉式桩板墙和一座楔形钢筋混凝土块拉筋加筋土挡墙,将原型观测、有限元计算、理论计算得到的土压力进行分析和比较,所得结论可供设计类似支挡结构时计算土压力参考。

强降雨条件下框架预应力锚杆柔性支护结构整体稳定性影响参数分析

为完善框架预应力锚杆柔性支护结构稳定性研究,针对该结构的稳定性分析和设计均未考虑降雨入渗影响的现状,基于Geo Studio软件,分析了黄土地区强降雨条件下的框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性影响参数,在分析中考虑了土体含水率变化对摩擦型灌浆锚杆极限抗拔承载力的影响。分析结果表明:降雨持时、降雨强度和地下水位对框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性有明显的影响;土体饱和渗透系数的影响十分显著;渗透各向异性的影响可以忽略;降雨条件下框架预应力锚杆柔性支护结构的安全系数变化存在"滞后效应":随着降雨持时和土体饱和渗透系数增大,"滞后效应"逐渐减弱;降雨强度越大、初始地下水位越高,"滞后效应"越明显。本文的研究成果能为非饱和黄土地区框架预应力锚杆柔性支护结构考虑降雨影响的设计和施工提供指导。

框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析方法及其应用

以边坡极限平衡理论及框架预应力锚杆边坡支护结构的圆弧滑动破坏模式为基础,在考虑框架、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,基于圆弧滑动条分法的思想利用积分法建立了内部稳定性安全系数计算模型和最危险滑移面搜索模型。确定滑移面圆心坐标为几何控制参数,推导了安全系数计算模型中各变量与滑移面圆心坐标之间的函数关系式,从而获得了滑移面几何控制参数与内部稳定性安全系数之间的函数关系。利用网格法对框架预应力锚杆支护结构最危险滑移面的圆心坐标进行动态搜索和求解。最后采用M atlab语言编制了框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析程序,并结合工程实例进行了验算,讨论了此种方法的适用条件,结果表明该方法简明适用,较传统的经验分析方法更加合理。

黄土地区框架预应力锚杆支护结构设计参数的灵敏度分析

灵敏度分析是土木工程中解决多参数辨识问题的一个主要方法。结合黄土地区十余个深基坑和边坡工程实例,在考虑框架、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,基于圆弧滑动条分法和网格法建立黄土地区框架预应力锚杆支护结构的内部整体稳定性安全系数计算模型,并利用全局差分法建立其灵敏度分析模型,研究安全系数及其灵敏度与各设计参数之间的变化关系,得到一些具有参考价值的分析结果,为框架预应力锚杆支护结构设计提供具有指导意义的初始参数取值范围,从而为其优化设计提供重要依据,对黄土地区深基坑工程框架预应力锚杆支护结构的设计和施工具有一定的参考价值。工程实践表明文中分析的实用性。