带斜撑h形抗滑桩结构的研究与分析

论文摘要

作为滑坡治理的重要支护形式,双排连接抗滑桩是由两排相互平行的钢筋混凝土桩以及桩顶的刚性联系构件所组成。由于双排连接抗滑桩沿滑坡纵向为空间刚架结构,所以此类支护结构的侧向刚度大,受力较单排悬臂桩合理。抗滑桩结构经过多年的试验研究与实践,目前其在单桩性能方面的理论相对较为成熟,相比而言,双排连接抗滑桩的理论研究与工程实践均起步较晚,其受力机理以及设计计算方法至今仍是学界与工程界研究的重点和难点。因此,对于带斜撑h形抗滑桩而言,虽然其在滑坡治理工程中亦有过成功案例,但由于缺乏理论指导和设计依据,所以这也极大地限制了此种新型抗滑桩结构的进一步发展。基于现时国内外对双排连接抗滑桩研究所取得的成果,本论文运用有限元软件对带斜撑h形抗滑桩结构的受力性状进行了建模分析,其主要工作如下:(1)对目前国内外各类双排连接抗滑桩结构的研究和应用状况作一详细的资料搜集与整理,并对现有双排连接抗滑桩的计算方法进行评述;(2)总结论文所涉及的有限元理论,并采用大型有限元分析软件MIDAS/GTS对双排连接抗滑桩进行了受力变形分析。通过讨论斜撑设置对h形抗滑桩受力性状的改变,以探讨带斜撑h形抗滑桩的工作机理;随后亦分析了带斜撑h形抗滑桩的排距、斜撑刚度以及前、后排桩嵌固深度等桩身参数对支护结构内力与位移的影响。(3)根据工程实例,运用有限元软件对其中某支护段的带斜撑h形抗滑桩进行模拟分析,通过比较不同超载工况和节点连接刚度下的结构受力结果,为更多的实际工程设计与施工提供建议与参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 抗滑桩的体系简介
• 1.2.1 抗滑桩的发展历程
• 1.2.2 带斜撑h 形抗滑桩的结构形式与特点
• 1.2.2.1 带斜撑h 形抗滑桩的布桩形式
• 1.2.2.2 带斜撑h 形抗滑桩结构体系的特点
• 1.3 双排连接抗滑桩的研究现状
• 1.3.1 基于经典土压力计算方法的研究
• 1.3.2 基于Winkler 假定计算方法的研究
• 1.3.3 基于有限元方法的研究
• 1.3.4 双排抗滑桩的性能研究
• 1.4 带斜撑h 形抗滑桩尚待研究的问题
• 1.5 本文主要研究内容与研究方法
• 第二章 抗滑桩的计算理论与方法
• 2.1 滑坡推力的计算模型及方法
• 2.1.1 滑坡推力计算方法概述
• 2.1.2 传递系数法
• 2.1.2.1 计算原理与公式
• 2.1.2.2 对计算安全度的考虑
• 2.2 滑坡推力与滑体抗力的分布形式
• 2.2.1 滑坡推力的分布形式
• 2.2.2 桩前滑体抗力的分布形式
• 2.3 抗滑桩的受力计算
• 2.3.1 抗滑桩的传统计算方法
• 2.3.1.1 桩间距的确定
• 2.3.1.2 桩的计算宽度
• 2.3.1.2 桩侧岩（土）的弹性抗力系数
• 2.3.1.3 刚性桩与弹性桩的判别
• 2.3.1.4 桩身内力与变位计算
• 2.3.2 h 形抗滑桩的计算方法研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 带斜撑h 形抗滑桩的有限元分析
• 3.1 有限元方法基本理论
• 3.1.1 有限元方法概述
• 3.1.2 有限元方法的基本步骤
• 3.2 带斜撑h 形抗滑桩结构的模型建立
• 3.2.1 有限元分析中的材料模型
• 3.2.1.1 各向同性的线弹性模型
• 3.2.1.2 Mohr-Coulomb 理想弹塑性模型
• 3.2.1.3 三维接触面模型
• 3.2.2 有限元模型的计算参数
• 3.2.2.1 模型的几何参数
• 3.2.2.2 模型的材料参数
• 3.2.3 有限元模型的建立
• 3.3 设置斜撑对h 形抗滑桩结构的影响分析
• 3.3.1 h 形抗滑桩结构的位移与内力分析
• 3.3.1.1 排距对h 形抗滑桩的受力影响分析
• 3.3.1.2 联系梁位置对h 形抗滑桩的受力影响分析
• 3.3.2 设置斜撑对h 形抗滑桩的受力性状影响分析
• 3.3.3 不同悬臂长度的h 形抗滑桩的加撑影响对比
• 3.4 本章小结
• 第四章 桩身参数对带斜撑h 形抗滑桩的支护性能影响分析
• 4.1 排距对支护结构的受力影响分析
• 4.1.1 桩体位移与受力变化规律
• 4.1.2 不同排距下前、后排桩的协同工作情况
• 4.2 斜撑刚度对支护结构的受力影响分析
• 4.2.1 桩体位移与受力变化规律
• 4.2.2 不同斜撑刚度下前、后排桩的协同工作情况
• 4.3 前排桩嵌固深度对支护结构的受力影响分析
• 4.3.1 桩体位移与受力变化规律
• 4.3.2 不同前排桩嵌固深度下前、后排桩的协同工作情况
• 4.4 后排桩嵌固深度对支护结构的受力影响分析
• 4.4.1 桩体位移与受力变化规律
• 4.4.2 不同后排桩嵌固深度下前、后排桩的协同工作情况
• 4.4 本章小结
• 第五章 工程实例
• 5.1 工程概况
• 5.2 工程地质条件
• 5.2.1 地形地貌与地层岩性
• 5.2.2 水文地质条件
• 5.2.3 地质构造及地震
• 5.3 支护方案的有限元分析
• 5.3.1 有限元模型的建立
• 5.3.2 有限元模型的计算
• 5.3.3 桩梁搭接节点的刚性影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 答辩委员会对论文的评定意见