框架预应力锚杆边坡支护结构及其应用分析

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1、框架预应力锚杆边坡支护结构及其应用分析　　摘要：文章从边坡极限平衡理论出发，以框架预应力锚杆边坡支护结构的圆弧滑动模式作为破坏的基础模式，分别考虑框架和锚杆的作用下对于土体边坡稳定性的影响，通过以上实验的数据和结论分析，建立了内部稳定性安全系数的计算模型以及在最危险的滑移面上的搜索模型，从而对框架预应力锚杆边坡支护结构及其应用进行了分析。　　关键词：边坡工程；框架支护结构；预应力锚杆；稳定性分析；圆弧积分法文献标识码：A　　中图分类号：TU318文章编号：1009-2374（2016）32-0107-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.0536　　

2、框架预应力锚杆边坡支护结构目前为止得到了广泛的应用。它主要是由混凝土框架、挡土板、小吨位预应力锚杆等组成的。该种结构隶属于轻型柔性支护结构。在该结构的组成部分中，最重要的一项就是锚杆的应用。因为锚杆的加入，彻底改变了土体的力学性能及其受力状态，能够最大程度地利用土体自身的稳定性，减少土体的相对位移和滑动，并且锚杆的支护力能够随着边坡向外破坏力的增大而增大，当该破坏力达到一定限度的时候，锚杆会被拔出，此时该结构就成为真正意义上的柔性支护结构，支护力也就随着锚杆的拔出而被减弱。该结构与传统结构相比，有许多优势：（1）该结构的支护高度不受限，可以根据实际情况的需要进行确定；（2）该结构的工程造价和

3、工程量都要比传统结构低很多；（3）该结构能够最大限度地保证边坡的稳定性，同时在进行施工时能够保证边坡基本不受到扰动。特别是其中加入了预应力措施，更加能够控制边坡的变形程度。由于这些优良的特性，该结构在我国得到了十分广泛的应用，并且也取得了非常可观的经济效益和良好的社会评价。　　1稳定性分析方法　　1.1稳定性安全系数计算模型　　在所有计算以及实验进行之前，我们首先要明确所需支护的边坡可能会受到何种类型的破坏，通过明确破坏类型来确定边坡的破坏形态以及破坏机理。在现有的实例中，边坡一般有以下两种破坏模式，即圆弧破坏模式和平面破坏模式。我们所研究的边坡稳定性分析就是将以上两种破坏模式选择其一，按照

4、该种破坏模式的破坏机理以及破坏形态，同时结合当地的地质条件以及该边坡的荷载条件进行受力分析。想要在分析时将传统的极限平衡法应用其中，除了要考虑土体本身将会涉及的力学指标以外，还要将锚杆预应力的作用等考虑在内，因此本文中笔者所选择的假定破坏模型为圆弧滑动破坏。该破坏模式的破坏机理主要是由于土体的自重作用过大，导致地面与土体的摩擦力无法平衡其附加荷载所产生的滑动摩擦，从而导致整个边坡出现超过圆弧滑动面的抗滑移力，使得整个边坡出现相对位移。6　　想要准确地分析出边坡稳定性，就必须要找出能够满足所有静力平衡的条件，同时又能够合理地满足规范规定的安全系数的结果的解集。从以往的工程实例来看，我们所要寻找

5、的安全系数就是某点的最小安全系数。根据以往的文献以及试验记录，我们总结出了计算边坡内部安全系数的计算公式，即KS=（FS1+FS2+FS3+ΔFS）/F。我们可以从该式中明显看出，我们所寻找的安全系数实际上就是圆弧滑动面上的抗滑移力以及与滑移力的比值。其中△FS的出现是为了中和锚杆预应力对土坡稳定性的影响。由于到目前为止我们无法将该参数进行准确的量化，因此在实际计算时我们一般根据工程需要自行确定。　　1.2圆弧滑移面搜索模型　　想采用圆弧滑移面积分法进行分析操作，最关键的一步就是要对滑移危险面的位置进行确定。在确定危险面的过程中，需要考虑到以下假定内容：（1）边坡土土质往往比较均匀，因此地下

6、水以及孔隙应力对于整体应力的影响一般忽略不计，将边坡稳定问题划分为平面应变问题；（2）最危险圆弧滑移面的边坡脚点处的锚杆需在水平方向和竖直方向均匀布置；（3）由于横梁、立柱、挡土板以及预应力锚杆形成了刚度较大的稳定空间框架，因此在实际计算时可以将土压力作用下产生的微弱不均匀变形忽略，并且假定在最危险截面下所有的锚杆所承受的轴力都达到了其抗拉极限。　　在确定所用假定之后，要对滑移面模型的各个变量进行确定。　　在进行变量确定时，要确定圆心的位置以及圆心与所要分析的点的夹角，即sinΦ=（x-xo）/R、cosΦ6=（yo-y）/R。之后，通过地面附加荷载的等效自重可以间接表示出土体的等效自重，这

7、样可以更加直观并且准确地计算出土体自重，并且在进行安全系数选择时也更加准确。接着，进行滑移力的确定和分析。在进行具体分析和计算之前，需要明确滑移力产生的原因是由土体自重以及地面附加荷载共同作用产生的，因此在实际计算的时候要将土体自重以及附加荷载的合力作为考量，同时确定合力位置。由于力的作用是相互的，因此在整个结构中若出现了滑移力，那么就必将出现抗滑移力。但实际上在确定抗滑移力的时候不能只将其作为滑移力的相反力