桩锚支护结构体系基于性能抗震设计方法应用研究

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1、桩锚支护结构体系基于性能抗震设计方法应用研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：方刚指导教师：吴曙光副教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年六月StudyonthePerformance-basedSeismicDesignMethodApplicationtoPile-anchorRetainingStructureAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMa

2、sterofEngineeringByFangGangSupervisedbyAssociateProf.WuShuguangSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaJune,2015中文摘要摘要桩锚支护结构体系因其良好的受力性能和边坡变形控制作用，在边坡工程支护领域得到了广泛应用。但由于桩锚支护结构体系涉及到支护桩、预应力锚索和岩土体，三者之间的相互作用关系复杂。支护桩、预应力锚索和岩土

3、体三者共同作用机理，核心在于桩锚的协调变形和协同受力。同时为了保证桩锚支护结构的安全和功能要求，必须合理控制支护结构变形，而传统的支护结构设计方法主要进行边坡的安全性分析，很少考虑边坡的变形性能。基于性能的抗震设计方法通过设置性能指标条件，可以使结构在使用过程中有效满足人们预期要求的抗震性能。其在建筑上部结构及桥梁的抗震设计中，已取得了一定的研究成果，但在边坡支护结构设计中，基于性能的结构设计思想还很少得到贯彻和运用。本文主要通过分析桩锚协调变形和协同受力作用，研究基于变形控制的桩锚支护结构受力机理；将基于性能抗震设计方法

4、引入到桩锚支护结构体系设计中，提出桩锚支护结构体系基于位移设计方法和变形性能指标；并通过工程实例对本文提出的桩锚支护结构设计理论加以应用验证。论文的主要研究内容及成果如下：1以桩锚支护结构体系在顺层岩质边坡中应用为例，分析桩锚支护结构相互作用机理，提出改进的桩锚协调变形条件和协同受力条件，研究基于变形控制的桩锚支护结构受力机理，并据此推导锚索拉力计算公式和桩身内力、位移计算公式。2通过基于性能抗震设计理念和现行抗震设计规范的对比分析，将基于性能抗震设计方法引入到桩锚支护结构体系设计中，提出桩锚支护结构基于性能抗震设计性能水

5、准和性能准则，构建了桩锚支护结构基于性能抗震设计框架。3借鉴各国规范对位移控制的规定以及对桩锚支护结构受力机理和破坏形式分析结果，提出桩锚支护结构体系性能指标为桩顶位移和各层锚头相对位移指数；通过数值模拟分析桩锚支护结构受力和变形规律，结合周围建构筑物功能要求以及边坡监测规范变形控制标准，确定具体工程在安全评估水准下性能指标的量化值。4结合工程实例，将改进的桩锚协调变形方程和协同受力方程应用到具体工程桩锚支护结构设计当中，应用基于性能抗震设计系统化方法对其设计结果进行抗震性能评估，并通过该工程监测结果验证基于桩锚协调变形和

6、协同受力条件设计方法的合理性、可行性。关键词：桩锚支护结构，受力机理，基于性能抗震设计方法，性能指标I英文摘要ABSTRACTThepile-anchorretainingstructuresystemisappliedinthefieldofslopesupportbecauseofitsgoodmechanicalpropertiesanddeformationcontrolfunctionofslope.Asitinvolvespiles,prestressedanchorcablesandsoilmass,thei

7、nteractionamongthemiscomplicated.Thekeyofinteractionmechanismamongpiles,prestressedanchorcablesandsoilmassiscoordinateddeformationandco-workingconditionsofpilesandprestressedanchorcables.Meanwhile,toensurethesafetyandfunctionofpile-anchorretainingstructure,itisnec

8、essarytoconrolthedeformationofretainingstructurereasonably.Thetraditionaldesignmethodofretainingstructuremainlyanalyzesthesafetyofslopeinsteadofitsdefor