加锚悬臂式挡墙理论分析与工程应用研究

论文摘要

随着经济的发展和技术的进步,支挡结构已从传统的重力式挡土墙发展为多种新型轻型支挡结构。诸如悬臂式、扶壁式、锚杆、锚定板、加筋土等轻型挡土墙以及土钉墙、锚索等新型支挡结构已在工程建设中得到了广泛应用。悬臂式挡墙是目前最常用的轻型挡土墙之一,它具有轻型柔性的力学特点、断面简单、施工方便等工程特点。以往的研究仅限于悬臂式挡墙这一单一结构形式,而对其与其它支挡结构的组合形式未作深入研究。本文将探索一种新型的复合式悬臂式挡墙结构——加锚悬臂式挡墙。文章先介绍悬臂式挡墙和锚杆支护的构造及设计计算理论,然后结合工程实例,对其进行结构稳定性验算。计算表明,悬壁式挡墙单独工作时,抗倾覆稳定性和地基承载力满足要求,抗滑稳定性却不能满足要求,故应对其采取加锚措施。文章通过ADINA对该工程分三种工况进行数值模拟,对比分析墙顶、底板的水平位移和填土面的竖向位移,结果表明,在悬臂式挡墙立板上加设锚杆后,挡墙的抗倾覆稳定性和抗滑稳定性均得到了较大的提高,且满足规范要求；锚杆在立板上的设置高度对挡墙的稳定性能也有较大的影响。最后,结合监测数据,结果显示,该工程在施工过程中及施工完成后的一年时间里,挡墙顶面、填土、周围土体监测点的水平偏移及地表沉降均满足边坡工程的变形控制要求。本文提出的加锚悬臂式挡墙,为边坡工程、基坑工程提供了一种新的支护方案。不仅结构进一步轻型化,而且从整体协同作用上,也提高了挡墙的结构稳定性能(包括抗滑稳定性和抗倾覆稳定性),具有一定的工程应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 支挡结构的作用及发展历史
• 1.1.1 支挡结构的作用
• 1.1.2 支挡结构的发展历史
• 1.2 新型支挡结构的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 加锚悬臂式挡墙的设计理论
• 2.1 悬臂式挡墙设计理论
• 2.1.1 悬臂式挡墙构造
• 2.1.2 墙身内力计算
• 2.2 锚杆支护设计理论
• 2.2.1 锚杆的锚固原理
• 2.2.2 锚杆的构造
• 2.2.3 锚杆复合内力
• 2.2.4 锚杆长度计算
• 2.2.5 锚杆截面面积计算
• 2.3 挡土墙稳定性验算
• 2.4 工程实例概况
• 2.4.1 工程概况
• 2.4.2 工程地质条件
• 2.5 工程实例计算分析
• 2.5.1 墙后土压力计算
• 2.5.2 竖向荷载计算
• 2.5.3 抗滑稳定性验算
• 2.5.4 抗倾覆稳定性验算
• 2.5.5 地基承载力验算
• 2.5.6 计算结果分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 有限元分析基础理论分析
• 3.1 地应力分析
• 3.2 非线性问题的求解
• 3.2.1 增量法
• 3.2.2 迭代法
• 3.2.3 混合法
• 3.3 材料本构模型
• 3.3.1 ADINA中的岩土材料模型
• 3.3.2 Mohr-Coulomb本构关系
• 3.4 接触面设置
• 3.5 计算的基本步骤
• 3.6 本章小结
• 第四章 加锚悬臂式挡墙工作性能数值模拟
• 4.1 ADINA简介
• 4.2 ADINA计算模型及初始地应力计算
• 4.3 工况一模拟及分析
• 4.3.1 模型及说明
• 4.3.2 计算结果分析
• 4.4 工况二数值模拟及分析
• 4.4.1 前期建模
• 4.4.2 计算结果分析
• 4.5 工况三数值模拟及分析
• 4.5.1 前期建模
• 4.5.2 计算结果分析
• 4.6 结果对比分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 加锚悬臂式挡墙支护工程变形监测
• 5.1 变形监测的目的和意义
• 5.2 变形监测的基本原则
• 5.3 变形监测方案设计
• 5.3.1 监测项目的选择
• 5.3.2 监测方法和监测仪器的选取
• 5.3.3 监测点的布置
• 5.3.4 监测周期及频率
• 5.4 变形监测成果分析
• 5.4.1 边坡坡体地表水平位移监测成果分析
• 5.4.2 边坡坡体地表竖向位移监测成果分析
• 5.4.3 挡土墙水平位移监测成果分析
• 5.4.4 边坡周边建筑物竖向位移监测成果分析
• 5.5 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及论文发表情况