锚索抗滑桩加固边坡震害机理分析

锚索桩板墙具有优良的抗震效果,以往研究集中于边坡位移、锚索应力和抗滑桩的变形,很少从边坡内部监测地震波入手研究,难以在时频域内清楚地表征边坡内部的损伤特征。基于此,文章设计并完成几何相似比为1∶10的大型振动台试验,结合Hilbert-Huang Transform(HHT)方法,对锚索桩板墙加固边坡进行边坡损伤诊断和震害机理研究。结果表明:边坡破坏从滑面开始,随着地震峰值加速度的增大,坡面产生破坏的时间早于坡体内部,并逐步向低高程发展;锚索桩板墙可以充分发挥锚索对地震力的传递与抗滑桩对地震力的耗散作用,靠近锚索抗滑桩一侧坡体破坏滞后于远离抗滑桩一侧,且靠近锚索桩板墙一侧土体整体性明显更好;HHT方法边际谱特征频率和特征幅值可以清晰表征坡体损伤过程,基岩与坡体之间存在动力响应不连续带,即为设计滑面位置。这为进一步认识地震波在坡体内的传播机理,研究边坡的破坏过程提供理论依据。

框架梁与锚索桩板墙加固隧道洞口边坡的动力响应特性

针对山岭隧道洞口在降雨、地震等因素作用下易产生变形破坏的问题,以某处采用框架梁与锚索桩板墙支护的隧道洞口边坡工程为原型,开展几何比尺为1∶50的振动台模型试验,分析降雨后地震作用下边坡的动力响应特性及失稳变形规律。结果表明:降雨后坡面无局部破坏,地震作用下边坡的破坏过程可归纳为坡顶张拉破坏—坡脚剪切溃裂—坡体整体失稳滑动,边坡表现为张拉—剪切型破坏;边坡峰值加速度放大系数呈层状分布,“高程效应”与“趋表效应”显著,均随输入正弦波频率、幅值的增加而增大;边坡土体峰值应变分布与坡体滑动破坏面较吻合;桩体锚索轴力与输入正弦波频率、幅值呈正相关,强震作用下锚索轴力增幅显著;桩后峰值土压力近似呈三角形分布,桩体嵌固段内桩土压力最大;桩体弯矩呈“b”型分布,嵌固段内桩体峰值弯矩最大,抗震设计中应注意验算其抗弯强度;桩后土压力与桩体加速度FFT谱幅值主要集中于低频段,结构动力响应主要受地震波低频段部分影响。

高速公路边坡预应力锚索桩板墙结构参数优化与受力特征分析

桩板墙是高速公路滑坡治理中常用的一种支护措施,其结构参数的优化设计是工程施工的研究重点。以云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程AK0+560~AK0+660段桩板墙工程为背景,采用数值模拟与灰色关联分析、正交试验设计相结合的方法,研究桩体嵌固长度、桩间距、桩宽3种结构参数的影响与优化,最终验证优化后的结构参数在地震工况下的稳定性。结果表明:桩间距为主要影响因素,桩体嵌固长度和桩宽的关联度相近,为次要影响因素;桩板墙结构参数最优组合为桩体嵌固长度15.0 m、桩间距5.0 m、桩宽3.0 m;地震工况下,抗滑桩悬臂段土压力以及桩身偏移量和沉降差满足规范要求,边坡稳定性较好。

钢管锚锭板桩全回收基坑支护技术及模型试验研究

针对基坑工程中支护构件浪费、环境污染及高碳排放等问题,提出了一种钢管锚锭板桩全回收基坑支护技术并介绍了支护体系构成。实施了钢管锚锭板桩的大型缩尺模型试验,通过摄影测量技术(DIC和DPA)对模型板桩和管桩在开挖过程中的位移进行观测。试验结果表明:管桩的锚拉作用对结构位移具有显著限制,增加单位宽度的管桩数量可有效减小位移,管桩顶部的最大位移与开挖深度呈双曲线关系。模型地基的变形破坏形式与管桩至板桩的间距有关,随间距增加,破坏形态从管桩与板桩同时倾斜,到沿管桩位置滑裂,再到沿与板桩距离开挖深度约1.5倍的地表滑裂。开挖过程中管桩与板桩的桩顶变形基本协调一致。

某锚拉式桩板挡墙裂缝原因分析与治理

某锚拉式桩板挡墙裂缝水平起伏,与桩横截面平行,横截面处未贯通;裂缝在桩临空面较宽,向桩临土面逐渐消失,裂缝形态表现为受弯开裂。挡墙墙背因岩溶角砾岩力学性质较差、墙底超挖、锚头破坏钢筋接头连接失效等原因,桩临空面弯矩超过桩的抗弯能力,桩出现平行于横截面的水平拉裂缝。采用“新增锚索与腰梁+裂缝修补+泄水孔修复”的方式进行加固治理,效果良好,可为类似工程提供参考。

锚索桩板墙在边坡加固上的应用研究

对既有支护结构的加固是有效延长结构使用寿命的一种方式。本文以某边坡加固为例,采取在原结构前设置锚索桩板墙并与墙后填土及原结构共同作用的加固方式,提出综合性边坡支护加固设计流程,包括土体沉降与滑移成因评估、加固方案设计、施工顺序设计与信息化监测等。结合工程实际,在设计阶段充分考虑边坡的地质条件、荷载特点及周围环境。现场检测验证了该加固方法的有效性。

水利插板桩内力计算方法探讨

针对目前缺乏水利插板桩护岸内力计算方法的问题,探讨和分析了插板桩计算原理,推导了插板桩挡土板和锚固桩的内力及位移计算公式,并以江苏省南通市某河道护岸为例进行了验算。结果表明:所推导的公式力学意义明确,公式相对简单,便于设计人员计算,可为类似工程设计提供参考。

道路路基边坡防护及加固施工技术

高速公路路基边坡可能由于岩土体条件特殊、施工防护不到位、车辆荷载作用等原因而滑坡,破坏路基结构,威胁车辆通行安全。为此,全面防护及加固路基边坡具有必要性。文章以某高速公路工程为例,通过对路基边坡滑塌特征及成因的分析,提出挡土墙、拱形骨架、三维网植草等综合型路基边坡滑坡治理方案,阐述板桩墙和预应力锚索的施工流程及技术要点,有效加固高速公路路基边坡,避免滑坡事故的出现。

拉森钢板桩支护在雨水调蓄池基坑支护中的应用

以北京市顺义区某会展中心项目4号雨水调蓄池基坑工程为依托,通过对雨水调蓄池基坑支护方案比选及优化,选择最佳支护方式,并对拉森钢板桩支护桩头采取预应力锚索加固,使施工更加快捷、便利。结果表明:选择最佳基坑支护方式可加快施工节奏,并且尽可能减少对周边建筑物的影响。可见拉森钢板桩支护施工可以很好地适应各种复杂的施工现场实际情况,并根据实际情况对基坑支护进行优化设计,使设计与施工现场充分结合,更好地引导现场施工。

基于HHT的两种桩板墙抗震效果对比分析

桩板墙具备优良的抗震性能,但目前对其研究多集中于静力方面,关于支护边坡内部震害损伤动态发展的研究较少,关于两类典型桩板墙震害损伤过程的对比研究更罕见报道。基于此,本文通过振动台试验,利用Hilbert-Huang Transform法,对比分析了锚索桩板墙、桩板墙加固边坡的频谱特性。结果表明:最易产生损伤的位置均为滑面处,但在研究对象中,由于锚索的存在,震害没有延伸至坡体;致使桩板墙加固边坡开始产生震害损伤的PGA较锚索桩板墙小,且远离桩板墙侧的土体先出现破坏;锚索的存在,改变了结构受力状态,使土-抗滑桩-锚索成为整体,减弱了锚索周围土体的震害损伤;当PGA较大时,锚索桩板墙有效抑制坡体震害损伤,更好地保持边坡的稳定性,相比桩板墙表现出更为良好的抗震性能。

预应力锚索桩板墙加固隧道洞口边坡的动力响应特性研究

降雨、地震作用下,隧道洞口边坡易产生严重破坏,有必要研究隧道洞口边坡及支挡结构的动力响应特性。以中国西南某隧道洞口边坡为例,通过振动台模型试验,分析降雨、地震作用下预应力锚索桩板墙加固隧道洞口边坡的动力响应与破坏模式。研究结果表明:(1)隧道洞口边坡破坏过程为坡顶张拉裂缝―坡脚剪切溃裂―边坡整体滑移破坏。由于雨水入渗,坡表土体在地震作用下易产生局部浅层破坏。边坡破坏模式为张拉-剪切型。(2)随峰值加速度增加,桩身PGA放大系数显著增大,应重视该类支护结构在地震作用下的惯性放大效应。(3)桩后峰值土压力随峰值加速度增加而增大,由“S型”分布逐渐转变为倒三角形分布。峰值加速度大于0.4g时,锚索轴力逐渐增加,充分发挥张拉作用。(4)桩土压力与加速度傅里叶谱幅值集中于低频段,地震波沿高程传播存在“高频滤波效应”。(5)桩身位移谱幅值随峰值加速度增加而逐渐增大,沿桩身向上呈增加趋势;位移谱主频分布于1~4 Hz,卓越频率为2.5 Hz,与地震荷载的主频较接近。(6)桩体加速度间的关联性较好,桩体加速度、动土压力、桩体应变、锚索轴力相关性随输入峰值加速度增加而逐渐降低。

挖填条件下锚固板桩墙墙体行为的数值研究

针对用于提供横向土支撑的悬臂式或锚定式板桩墙由于系统刚度相对较低而产生相对较大的变形的问题,采用连续介质力学数值方法,借助有限元数值计算理论对不同土质条件和墙体高度条件下的基坑和回填施工情况进行建模研究,分析了不同土体条件和墙体高度以及施工方法对侧土压力、墙位移、墙体弯矩的影响。研究结果表明:施工方法对作用在墙体上的总侧向土压力的影响不大,对墙体变形和墙体弯矩有显著影响;地基土壤的坚硬程度对墙体变形有着重要的影响,地基土较松时的最大墙体变形比地基土较强时大。

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。

锚拉式双排钢板桩在软土基坑中的应用研究

为满足工期要求,石臼漾水厂纳滤车间基坑采用了锚拉式双排钢板桩围护。对锚拉式双排钢板桩围护的应用、纳滤车间的基坑设计、周边环境的影响分析以及现场实施情况进行了说明。锚拉式双排钢板桩施工便利,不需要养护,可大大减少工期;费用低于水泥土搅拌桩挡墙,更远低于双排灌注桩;具有止水可靠、绿色可回收等优势,不需要设置内支撑和锚杆,不会影响内部结构施工和周边管道施工。锚拉式双排钢板桩围护适用于不方便设置内支撑的防水要求高的地下结构和不便设置锚杆的周边管线较多的给排水场站基坑围护工程。

遮帘桩方案改造板桩码头离心模型试验研究

结合京唐港#14、#15泊位板桩码头升级改造工程,运用离心模型试验技术对采用遮帘桩方案进行改造的码头结构受力状态和变形特点展开研究。改造前后试验结果的对比分析表明:遮帘桩方案用于改造板桩码头是合理的、可行的。

新型预应力锚拉式桩板墙的三维有限元计算分析

在平均坡角为30°的山区岩坡上,要求在40m宽的平台铺设三线铁轨,经过重力挡墙及架桥等方案比较,选择了新型预应力锚拉式桩板墙的结构。对该结构进行了室内地质力学模型试验,现场原位观测,二、三维有限元分析及地基约束系数法分析。对一个三维有限元程序进行了改进,计算了墙面桩的位移、内力和变形,锚固段的位移和应力,填土的土压力,锚索的拉力等。与其他方法相比,所介绍的计算结果更具合理性,为工程设计施工提供了可靠数据,也可供相关工程借鉴。

预应力锚索桩板墙地震响应的振动台试验研究

作为一种轻型支挡结构,预应力锚索桩板墙具备安全、可靠、造价低等优势,汶川地震也证明了它具有良好的抗震性能。但由于此结构体系的受力复杂,目前一系列基础研究问题仍没有解决,理论研究远落后于工程实践,特别是在抗震设计理论研究方面。通过最直接的室内研究手段——大型振动台试验对预应力锚索桩板墙进行了地震响应研究,输入加速度时程选取卧龙台站实测水平向和竖直向地震波,并按相似比处理,测试了桩身6个高度位置的地震土压力、2个高度位置的位移、边坡中5个高度位置的加速度以及锚索预应力的时程变化。试验结果揭示了预应力桩板墙在地震作用下的土压力分布规律、桩身位移和锚索预应力的地震响应特征以及加固边坡的动力特性和加速度放大效应,为深入了解预应力锚索桩板墙的抗震表现和抗震机理提供了可靠的依据。

预应力锚索桩板墙抗震设计计算方法研究

由于预应力锚索桩板墙结构体系受力复杂,目前一系列基础研究问题仍没有解决,理论研究远落后于工程实践,特别是在抗震设计方面。为弥补此空白,在已有研究基础上,提出一套简化抗震设计计算方法,该方法考虑了锚索对悬臂段桩背所受土压力的影响,探讨地震综合影响系数Cz对桩身受力的影响,并通过大型振动台试验验证该计算方法和对Cz提出修正建议。经比较发现,实测各工况下的桩身地震土压力和轴力分布与计算结果接近,说明此方法具有一定的适用性,并且该方法涉及方程简单,求解容易,更易于工程师在抗震设计中应用。

某高速公路锚索桩板墙原型测试与分析

对设有两排锚索的桩板墙进行现场原型试验,测试了桩身钢筋应力、变形及锚索拉力。将锚索张拉工况记为BI,BII,并以BI,BII为分界点将填方过程划分为3个工况:AI,AII,AIII。测试数据显示:①在AI工况,桩处于悬臂状态,在填土土压力作用下桩身产生了所有工况中的最大弯矩和大部分桩顶位移,可见工况的设置对桩的受力影响较大,最不利工况可能出现在AI工况或其他中间工况;②BI工况下排锚索张拉完成时桩的弯矩和变形减小的幅度不大,锚索拉力对减小填土已产生的弯矩和变形作用不明显,为使桩受力更合理应尽早对锚索张拉;③AII工况填土引起锁口以上桩身弯矩的增速和AI工况相比明显减小,BII工况在下排锚索处弯矩减小幅度最大;④AIII工况填土主要引起上排锚索位置附近的弯矩变化。结果表明:桩的内力及变形受施工工况影响较大,进行锚索桩板墙设计时,应对工况进行优化并检算;为保证施工期间结构的安全,应对施工工序应进行明确规定。

两种典型桩板墙地震响应特性的对比分析

土工结构的震害调查表明,桩板墙具备优良的抗震性能,安装锚索之后效果更佳。尽管如此,目前关于桩板墙的研究大多数集中于静力方面,对于动力响应情况和抗震工作机制的研究较少,关于两类典型桩板墙,即桩板墙和锚索桩板墙的地震响应特性的对比研究未见报道。基于此,将桩板墙和锚索桩板墙进行了同台的大型振动台模型试验,对比分析了两种结构的地震响应特性。试验结果表明:两种结构的土压力、锚索拉力和桩身位移地震时程响应规律均与输入的地震动参数密切相关,如曲线形状和变化趋势,并且它们的峰值出现时刻与地震动加速度峰值出现时刻基本一致。锚索的安装,能更好地保持边坡的稳定性和有效限制桩身变形,尤其是在高地震烈度区,当土体非线性增强时,优势体现愈发明显,即预应力锚索会产生减小桩身位移的效果,特别是当地震系数为0.4时,普通桩板墙的位移达到预应力锚索桩板墙的2.4倍。此外,锚索拉力的施加,能够使桩对土体产生"主动"的反压力,两种结构在静力和地震系数为0.1的工况下桩背所受的滑坡推力基本一致,嵌固段土体抗力的差距也不明显,实测点强度的最大差异不超过20%,说明锚索的作用没有得到充分发挥;但当地震系数大于等于0.2后,锚索作用开始体现,桩土变形的协调性更好,桩背与滑体的相互作用力增大,土体抗力较桩板墙大幅度减小,更有利于边坡的稳定。同时,锚索拉力的作用使结构的悬臂段桩身内力较大,在进行结构设计时,相比于普通桩板墙,锚索桩板墙应加强悬臂段,可以适当弱化嵌固段。分析成果可供高烈度地震区桩板墙的抗震设计、灾后恢复重建及今后相关规范修订参考。