锚索框架内力计算的弹性地基梁法

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1、万方数据蔡伟，锚索框架内力计算的弹性地基梁法锚索框架内力计算的弹性地基梁法蔡伟(中铁二局股份有限公司四川成都610032)摘要锚索框架梁近年来越来越多地应用于滑坡治理和边坡工程的加固与防护，其内力计算目前大多简化采用刚性梁法，忽略了锚索作用下框架的变形。根据Winkler假定采用弹性地基梁法计算锚索框架梁的内力，考虑了框架梁乖地基反力的弹性变化，由此得出的地基反力和框架梁的弯矩与实测结果较为一致。关键词锚索框架梁弹性地基梁Winkler假定地基反力前言预应力锚索地梁(包括单片地梁和框架地梁)是随着预应力锚索技术近年来在滑坡治理和边坡加固工程中大量应用而发

2、展起来的一种新型支挡结构⋯q31。单片地梁作为锚索的锚固端，较锚墩等形式的锚固端更能发挥预应力群锚的整体作用，减少预应力的损失，增加边坡的稳定性。目前对于这种新型结构的内力计算，主要是采用刚性梁法或连续梁法⋯【4】【引。对于锚索框架地梁的计算，一般根据力的平衡和位移的协调条件将其拆分为单片地梁(分为纵向和横向)，再根据单片地梁的计算方法进行计算∞】-[91。上述计算方法均没有考虑地梁与地基之间的协调变形作用，而在框架地梁的计算中，则没有考虑框架各节点荷载之间的相互影响，尤其是在将其拆分为单梁计算时，没有考虑节点处两个方向的转角相容条件，也没有考虑由于纵横

3、梁相交而产生的扭矩影响。关于地基梁的计算，虽然也出现一些新方法¨o】_”J，但一般未涉及预应力锚索的特性或只是针对于单梁的计算。例如文献[13]假定纵粱刚度远大于横梁，仅考虑纵梁对荷载的传递作用，即把框架梁简化成为作用在Wink—ler弹性地基上的单根弹性梁，这样得出的结果显然也与实际有较大差距。本文根据Winkler假定采用弹性地基梁法计算整个锚索框架梁的内力，考虑框架梁和地基反力的弹性变化，计算得出的地基反力和框架纵横梁的内力将与实际情况有较好的一致性。1现有的计算方法锚索框架梁主要承受锚索拉力以及由锚索拉力引起的地基反力，在实际应用中，常常将其简化

4、成受均布荷载的刚性梁(框架梁的变形忽略不计)，其计算简图如图1所示。图1框架梁计算简图图2是框架梁对称结构计算简图，取对称结构进行设计计算，具体步骤如下。图2框架梁对称结构计算简图(1)取对称结构A，由锚索拉力计算地基反力qq=P÷A式中：A——单元体面积，万方数据全国中文核心期刊路基工程2005年第2期(总第119期)A=(Zl+如)口+(Z3+‘一Ⅱ)b；卜锚索拉力。(2)框架内力计算对于竖肋，最大正弯矩发生于锚索拉力作用点：肘。。=o．5ql：(2)中心0点弯矩：眠=0．5q(Zl+22)2一PZ2(3)对于横梁，最大弯矩同样发生于锚索拉力作用点：

5、M一=o．5gf；(4)中心点0’弯矩：Mo，=0．5q(13+Z4)2一州4(4’)根据所求的弯矩，即可进行框架横梁立柱的配筋计算。这种方法非常简便，其结果尚能满足一般工程的要求，因此工程技术人员乐于采用。但是由于它没有考虑梁与土体的共同变形，人为的假定地基反力为均匀分布，因此该法仅适用于绝对刚性粱作用于弹性地基上这种特殊情况。实际上，当梁的刚度与地基刚度相对变化时，地基反力一般也会随之变化。2现场实测情况在川藏公路前龙段l号滑坡整治工程现场进行了实测，选取了两组锚索框架，以框架竖肋及中间的一道横梁作为测试对象，在框架内部受力钢筋上安装钢筋计，在框架底

6、部埋设土压力盒，测试框架的内力及外力分布情况，检验现有的计算理论。同时在相应锚索头部设置压力传感器，测试锚索的受力情况。(1)从图3中可看出，实测地基反力与设计地基反力的分布有较大出入，实测地基反力呈现出0—20詈嚣<100长120蟋140：圜{l160薯180200O2468lO12141618立柱／m图3框架立柱实测反力与设计反力图力忽大忽小的波动状态，其基本规律是，在靠近锚索处地基反力较大，其余各点地基反力较小。同时在锚索作用点下地基反力大小并不相等，说明框架梁下地基岩土软硬不均，这与施工时底面的平整程度、采用的片石厚度以及坡面岩土松散破碎程度有关

7、。由地基反力的不均匀性，可以认为采用剐性梁假定计算框架没有反映梁与土体的共同变形作用，地基反力假定直线形分布，合理性欠佳，因此应对这种设计方法进行必要的改进。(2)从弯矩图(图4)来看，实测弯矩值与设计(采用刚性梁)弯矩值波型是一致的，在各锚索作用点处靠山侧弯矩最大，各锚索作用点之间弯矩最小。同时实测弯矩值较小，除4．16nl一点外，其余各点没有出现负弯矩，与设计值偏差较大，这说明采用刚性梁的设计方法与实际情况有较大出人。一800冒-600之堋尊一200趔0蜊200静400600024681012141618立柱／m图4框架立柱实测弯矩与设计弯矩图3弹性

8、地基梁法由上所知，由于刚性梁法有诸多不足之处，建议采用弹性地基梁法计算锚索框架内