预应力锚索抗滑桩边坡稳定性研究.pdf

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1、２０１５年第６期（总第１５９期）江西建材交通工程预应力锚索抗滑桩边坡稳定性研究■刘波■重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００７４摘要：本文基于ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ有限元程序，以江北区站前路东段工程中开挖路堑表２截面和接触特性参数表高边坡为工程实例，通过比较预应力锚索抗滑桩和普通抗滑桩在边坡加名称Ｋ（ＫＮ／ｍ２）Ｋ（ＫＮ／ｍ２）ｃ（ＫＮ／ｍ２ｎｔ）（°）直径（ｍｍ）固中的受力情况得出：预应力锚索抗滑桩比起普通抗滑桩来说，能够有效提高边坡安全系数，优化桩身受力，能够带来巨大的经济和社会效益。桩－－－－１０００锚索自由端－－－－３００１引言锚索固定端－－－－１８０预应

2、力锚索抗滑桩是滑坡治理工程措施之一，它是在抗滑桩的基锚杆－－－－２８础上发展起来的，广泛应用于铁路、公路等滑坡的治理工程中。它是一桩界面接触６０００００６００００４７８．８３２．４６－种组合结构。通过在普通悬臂式抗滑桩的顶部设置可承受一定预应力的锚索，使抗滑桩由被动受力变为主动受力状态。从而减小抗滑桩的锚索界面接触１０００００１００００４７８．８３２．４６－【１】内力和变形，减小桩的截面尺寸和埋深，降低工程造价。本文基于ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ有限元程序，以江北区站前路东段工程中预４模拟计算结果与分析应力锚索抗滑桩加固的高边坡为工程实例，利用用有限元强度折减法（１）

3、不同设计情况下边坡安全系数对其受力状况进行分析。２有限元强度折减法在有限元静力稳态计算中，如果模型为不稳定状态，有限元计算将不收敛，基于此原理，在非线性有限元边坡稳定性分析中，通过降低结构面的强度（粘聚力和内摩擦角），使系统达到不稳定状态，有限元静力计算将不收敛，此时的折减系数就是边坡稳定安全系数。在强度折减【２－６】法计算过程中，把土体粘聚力和内摩擦角按如下公式进行折减：ｃ－１ｔａｎφｃ′＝，φ′＝ｔａｎ（）（锚索施加８００ｋＮ预应力）（锚索未施加预应力）ωω图２等效塑性区云图安全系数１．３３７５图３等效塑性区云图安全系数１．２３７５式中：ｃ、φ分布为材料的

4、粘聚力和内摩擦角；ｃ′、φ′别为折减后的粘（２）不同设计情况下抗滑桩内力情况聚力和内摩擦角。在有限元计算中，目前广泛采用的理想弹塑性模型是摩尔－库伦１１屈服准则，即：Ｆ＝３Ｉ１ｓｉｎφ＋（θσ－ｓｉｎ槡Ｊ２－ｃｃｏｓφ）＝０式中Ｉ１，槡２θσ，Ｊ２依次为应力张量的第１不变量、洛德（Ｌｏｄｅ）角和应力偏量的第２不变量；ｃ、φ分别为岩土的粘聚力和内摩擦角。３工程实例３．１工程概况站前路横跨渝北与江北两区，为东西走向的城市主干道，站前路东（锚索施加８００ｋＮ预应力）（锚索未施加预应力）图４抗滑桩ｙ轴方向弯矩图５抗滑桩ｙ轴方向弯矩段道路西起龙头寺火车站前现状泰山路，

5、向东下穿渝鲁大道（五童路）、预应力锚索抗滑桩最大最小弯矩值分别为３９５０ｋＮ．ｍ，－３４３０ｋＮ．海尔路及行政中心东侧道路，东止于与溉北路相交交叉口，线路全长约ｍ，最大最小值绝对相差１５．２％。２０８０ｍ，双向六车道，规划红线宽４４ｍ，分为渝北、江北两段。该段道路普通抗滑桩最大最长弯矩值分布别为５０１４ｋＮ．ｍ，－２３７７ｋＮ．ｍ，最主要以挖方为主，头尾两侧有少量填方。挖方段将形成的挖方岩质边大最小值绝对相差１１０．９％。坡最高约３９．８８ｍ，填方段将形成的填方土质边坡最高约７．３６ｍ。本次通过两种不同设计方法的比较可以得出如下结论：（１）预应力锚索计算选取最

6、典型边坡截面进行计算，边坡高５６ｍ，全为中风化泥岩。抗滑桩加固边坡可以有效的提高边坡的安全系数，比起未施加预应力３．２单元及边界条件的选取的抗滑桩加固形式可以提高边坡安全系数８．１％；（２）预应力锚索边坡数值模拟时的材料视为理想弹塑性材料，采用摩尔－库伦屈服准抗滑桩可以优化抗滑桩内力分布情况，对于优化设计非常有利。则，边界条件为左右两侧水平约束，下部固定，上部为自由边界。边界大小应该计算的精度要求，本算例采用计算边界为：坡脚到左端边界的参考文献距离为坡高的１．５倍（８４ｍ），坡顶到右端边界的距离为坡高的２．５倍［１］预应力锚索抗滑桩支挡结构体系数值模拟研究［Ｊ

7、］．中国地质灾害（１４０ｍ），上下边界总高度为坡高２倍。（１１２ｍ）与防治学报，２００８，９（３）：５０～５３．表１物理力学参数［２］赵尚毅，郑颖人，时卫民等．用有限元强度折减法求边坡稳定安全系材料Ｅ（ＫＮ／ｍ２）νγ（ＫＮ／ｍ３）ｃ（ＫＮ／ｍ２）（°）本构模型数［Ｊ］．岩土工程学报，２００２，２４（３）：３４３～３４６．中风化泥岩２１６０３５００．３１２５．５４７８．８３２．４６摩尔－库伦［３］赵尚毅，郑颖人，邓卫东．用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳抗滑桩３２５００００００．２２４弹性定性分析［Ｊ］．岩土工程学报，２００３，２２（２）：２５４～２５６．挡

8、墙肋柱３２５００００００．２２４弹性［