抗滑桩滑坡推力及桩前抗力设计计算

滑坡具有发生频率高、灾害损失严重等特点,合理计算抗滑桩滑坡推力及桩前抗力对于滑坡治理具有重要意义。滑面抗剪强度参数c、φ的设计值是根据少数钻孔取样进行试验得到或根据经验取值,不能代表滑面的平均抗剪强度,导致滑坡稳定安全系数及相应的滑坡推力曲线计算结果与实际情况存在差别。单排抗滑桩设计计算时通常不考虑桩前抗力,双排或多排抗滑桩滑坡推力的分配尚无相关规定,造成了抗滑桩滑坡推力及桩前抗力设计计算不合理。通过理论分析、数值模拟和工程应用等手段对滑坡稳定性状态及相应的滑坡推力曲线、单排抗滑桩滑坡推力与桩前抗力计算、双排抗滑桩滑坡推力分配等进行研究。研究得出:滑坡体处于极限平衡状态的判定依据为滑坡末端条块剩余滑坡推力T n=0和滑坡体天然边坡稳定系数K=1.0,两个条件需同时满足;单排抗滑桩滑坡推力及桩前抗力设计计算中,当滑坡天然稳定系数K≥1.0时,采用实际c、φ求得的设计滑坡推力与实际滑坡推力之差作为抗滑桩桩上的设计值能保证滑坡的稳定;当K<1.0时,应采用实际c、φ求得的设计滑坡推力曲线与桩前剩余抗滑力之差作为抗滑桩设计值。提出的考虑桩前土体剩余下滑力的设计计算方法能使双排抗滑桩更合理地分配滑坡推力。研究成果对抗滑桩的设计计算具有一定参考价值。

不同计算方法计算滑坡推力与桩前抗力的比较与分析

不平衡推力法用于计算滑坡推力是可行的，但在计算桩前抗力时，无法考虑桩的变形因素，计算结果偏大，使工程设计偏于不安全。有限元强度折减法用于计算滑坡推力与桩前抗力，遵循桩一土共同作用的原则，计算结果更合理，并可以得到相应的推力与抗力分布。通过分析验证了有限元强度折减法计算抗滑桩的推力与抗力更为可靠。

抗滑桩桩前滑体抗力分布规律及工程应用研究

抗滑桩设计荷载包括滑坡推力和抗滑桩桩前抗力,桩前抗力在水平方向上被认为是均匀分布的,为研究桩前滑体抗力的分布规律,在分析抗滑桩与桩间土体相互作用的基础上,利用FLAC-3D有限差分软件,进行计算。计算结果表明,桩前抗力在水平方向上呈现中间大两边小的趋势,分布规律与桩间距、滑坡推力、桩截面尺寸、土体参数等因素有关。按目前规范推荐的方法,抗滑桩的结构设计是偏不安全的。

基于地基系数法的桩前土体抗力计算公式推导

针对现有抗滑桩桩前土体抗力计算方法的缺陷与不足,基于地基系数法推导了滑面边界条件为固定端和铰支端情况下的抗滑桩桩前土体抗力计算公式.为验证该公式的合理性与正确性,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立了三维有限元边坡支护模型,并结合工程实例与现有计算方法相比较.结果表明,所推导出的计算公式能较精确地计算抗滑桩桩前土体抗力,从而得出更准确的桩身内力大小,降低了工程造价,在理论与工程实践中均有较好的借鉴价值.

基于桩前土体抗力边坡抗滑桩内力特性数值研究

抗滑桩在滑坡治理及边坡支护方面得到广泛应用,但在抗滑桩实际设计中,很多技术人员并未将桩前土体抗力纳入考虑机制,仅考虑滑坡推力的影响,导致材料用量大幅增多。为此,以云南某公路边坡工程作为研究对象,基于ABAQUS有限元软件对考虑和忽略桩前土体抗力两种不同情况下抗滑桩内力进行了研究,深入分析了黏聚力、内摩擦角与桩前土体坡度对抗滑桩内力的影响。结果表明:当桩前土体抗剪参数相同,桩前土体坡度越大,边坡土与抗滑桩横向位移越大;当桩前土体坡度超过40°,桩前土体抗力对边坡抗滑产生显著作用,此时边坡抗滑桩设计时必须将其作为设计考虑因素。

斜坡地基桩前土抗力的应变楔模型修正

针对斜坡地基桥梁基桩承载特性,引入斜坡地基水平极限承载力模型及平地应变楔模型,提出适用于斜坡地基桩前土抗力计算分析的桩前土楔模型,包括上部土楔及下部修正应变楔2部分。根据不同的土体强度发挥程度,提出桩前土楔的3个发展阶段。讨论下部修正应变楔与平地地基应变楔的区别,并基于静力平衡方程,推导上部土楔提供的土抗力随深度变化的计算公式。研究结果表明:桩前土楔模型地基土抗力计算结果与模型试验及工程实例的数值模拟结果均较吻合,可用于合理预测斜坡地基桩前土抗力;当桩顶水平荷载增大时,应变楔深度增大,应变楔层数也不断增加;内摩擦角发挥值不断增大,近似呈非线性增大,增大速度逐渐变慢。

考虑桩前土体抗力的抗滑桩内力计算

为得到切合实际的抗滑桩内力计算公式,考虑桩前土抗力的作用,基于对不同岩性滑坡推力的分布形式的总结,将二次函数作为滑坡推力的分布函数,推导出考虑桩前土体抗力的抗滑桩内力计算公式。结果表明:推导的考虑桩前土体抗力的抗滑桩内力计算方法,可根据工程实际选择滑坡推力的分布形式,使计算结果更加符合实际情况。通过实例验算对比分析,相比于传统滑坡推力分布形式,考虑桩前土体抗力后推导的公式能有效提高抗滑桩内力计算精度。

双排抗滑桩受力规律的数值研究

采用FLAC3D程序,分析了三维状态下双排桩加固滑坡时滑坡剩余下滑力在前、后排桩上的分配规律,以及当滑体抗剪强度参数变化时桩后推力与桩前抗力的分布规律。结果表明:当桩间距在2～5倍桩宽、桩排距在1～8倍桩高范围内变化时,前、后排桩对剩余下滑力的分担比在4∶6和3∶7之间变化;前排桩的桩后推力与桩前抗力分布形态分别接近于梯形和抛物线形,后排桩则均接近于梯形。研究成果可为滑坡加固工程设计时参考。

排架式微型桩组合结构受力分析

排架式微型桩组合结构作为边坡防护的一种轻型支挡结构,施工安全便捷,对非常环境适应性强。基于弹性地基梁理论应用的基本条件是土体为稳定体,以及排架式微型桩组合结构对不稳定坡体的改善作用使不同位置的微型桩前抗力条件有所差别,在弹性地基梁理论的基础上,借鉴一般微型桩水平承载力计算的思路,通过不同的m(弹性抗力系数)计算值和桩顶大变形对m值的限定条件,来体现微型桩前其他微型桩的存在对地基反力的贡献。以3种基本计算模型建立排架式微型桩组合结构的计算公式,计算并分析该类桩群的内力及对地震力的特殊反应,为微型桩的设计提供一定的参考依据。

基于离心试验的衡重式桩板挡墙受力特性研究

衡重式桩板挡墙是由桩板挡墙与衡重式挡墙发展而来的一种新型支挡结构,鉴于该结构的复杂性,受力特性尚不明确,为此设计了比例尺为1∶50的挡墙离心模型试验,分析了衡重式桩板挡墙的土压力分布模式、桩身受力特性。结果表明:(1)填料为全砂时上墙主动土压力按公式γhk aξ计算,建议正常使用状态下桩前抗力上部采用C法、下部采用m法计算。(2)填料上层为砂土、下层为粉土或饱和粉土时,挡墙主动土压力已不适合采用朗肯土压力理论计算,桩前抗力分布模式与模型试验一致,随深度呈抛物线分布,不适于采用m法或C法及朗肯被动土压力理论计算。(3)挡墙桩身弯矩在桩顶下某处出现反弯点,反弯点以上桩身左侧受拉,反弯点以下桩身右侧受拉,随着离心加速度的增加反弯点逐渐下移。

悬臂式抗滑桩模型试验研究

作为治理滑坡的重要手段之一的抗滑桩,由于岩土体介质的特殊性,桩后滑坡推力、土体抗力及桩身变形破坏模式与理论计算存在较大差异。通过悬臂式抗滑桩加固滑坡的模型试验,对滑体进行逐级加载,测得桩后滑坡推力、桩前土体抗力和桩体的应变,研究滑坡推力分布、土体抗力的变化情况、桩身变形破坏模式。试验结果表明,对于悬臂式抗滑桩可分为分离段和接触段两部分,滑坡推力逐渐向接触段集中;桩前土体抗力主要在桩前25 cm以上,随着深度增加,抗力逐渐减小;悬臂式抗滑桩为折断破坏形式,破坏点的位置在滑面以下25 cm处。模型破坏主要是由于桩前土体发生屈服,从而使桩顶部位移过大,致使桩身因折断破坏而失效,最终滑坡模型失稳。其结果可为实际工程提供借鉴。

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.