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1、探讨与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVo.l12No.12基于弹性地基理论的地梁内力计算方法研究袁长怡,高鹏,龚福初(中国有色金属工业长沙勘察设计研究院,长沙410011)摘要文章介绍用双参数弹性地基梁计算预应力锚索地梁的内力,并结合常张高速公路某工点工程实例,将双参数弹性地基梁和连续梁方法的计算结果与工程实测值进行比较,指出在预应力锚索地梁正常工作状态下,采用双参数弹性地基梁法的计算结果与真实情况更加吻合。关键词预应力锚索地梁内力双参数弹性地基中图分类号:U416.1;TU472文献标识码:A文章编号:1009-5098(
2、2009)12-0020-030前言1双参数弹性地基梁计算理论在边坡加固工程中常用到预应力锚索来加温克尔(Winkler)地基模型是将地基看成许多固,但由于预应力锚索外锚头处常常处于一种高互不联系的弹簧,并假定土体表面任意一点的压力应力状态区,并会在外锚头附近的浅层岩土表面强度与该点的沉降成正比,这种地基模型忽略了地出现应力受拉区,为了分散其高应力状态,避免浅基中的剪力,因而无法考虑地基中的应力扩散,因此层岩土的压缩变形过大,进而引起预应力的损失;该模型存在理论上的严重缺陷,而双参数弹性地基同时,也为了调整浅层土体的受力状态,使其成为模型则是在温克尔地基
3、模型中的各弹簧之间增加约三向受压,对外锚头的结构就提出了一定的要求。束,以反映地基土的连续特性,这类模型采用两个独在工程经验的基础上,目前已发展了一种预应力立的参数来表征地基土的特性,从理论上改进了温锚索与地基梁联合作用的加固形式,如图1所示。克尔模型中地基不连续的缺陷。图中,锚索张拉力为pi,地梁下岩土体反力为双参数弹性地基的地基反力为:p(x),地梁自重为G以及坡面摩擦力T。该结构px=kwx-Gpw'x(1)比较简单,易于施工,而且提供的挡护力大,是加由于双参数介质的连续性质,当地基梁作用于固高边坡的一种很有效的方法。然而,目前很多土体时,考虑到梁
4、宽度的三维影响,地基梁宽度b应设计部门在设计这种结构时,一般都采用经验类1G2p**比法来估算地梁内力,或者按一般建筑基础的方换算成等效宽度b,即b=bk。[]1+法来计算地梁内力,没有较为严格的根据边坡工b程中预应力锚索地梁的具体受力特点来设计计算对于图2a所示搁置在双参数弹性地基上、等效*地梁,其不合理性即弊端是显而易见的。本文给宽度为b的有限长梁,设其荷载pi和梁的挠度w出按照双参数弹性地基梁进行地梁内力计算的方均以向下为正,从梁上截取任意微段,作用在此微段法,并以连续梁计算结果和实测结果进行比较,指上的外力和内力如图2b所示,由该微段力的平衡和出
5、采用双参数弹性地基梁计算方法的合理性。双参数弹性地基的假设可知其控制方程为:42dw*dw*EI4-Gpb2+kbw=bqx(2)dxdx图1预应力锚索地梁内力分析图1收稿日期22009-03-02图2双参数地基模型地梁受力图20岩土工程界第12卷第12期探讨与分析4式中:E,I)梁的弹性模量和惯性矩,m;式中:*b)梁的等效宽度,m;F1x=cosA1KxsinhA2Kx,-3k)基床系数,kN#m;F2x=cosA1KxcoshA2Kx4Gp)剪切模量,m。F3x=sinA1KxcoshA2Kx,对该问题的讨论,按初参数法进行分析,解方程F4x=si
6、nA1KxsinhA2Kx(2)并以梁左右两端w0、H0、M0、Q04个初参数代11*2kb4GK2K=,A=1-p,换4个积分常数,可得梁任意截面挠度、转角、弯矩14EIk和剪力的计算公式,4个初参数w0、H0、M0、Q0可12GK2根据梁左右两端处的边界条件求出,将其代入微分pA2=1+k方程(2)的解中代换4个积分常数得出梁任意截面挠度、转角、弯矩和剪力的计算公式:2工程实例分析22A2-A1wx=w0F2x-F4x工程基本参数如下:坡高90m,共分7级开挖,2A1A2在5级坡及以下开挖坡率为1B0.75,工程参数如表H0F1xF3x++1所示。沿
7、地梁长度方向设3孔锚索,在中心部位2KA2A1设1处,其余2处分别设在距梁左、右端各3m处,Epi1锚索预张拉力p=900kN,地梁中至中间距d为3-F031x-xPi4KEIA24-3m。地基基床系数k=2.24@10kN#m,岩体物1-F3x-xPi理参数:Es=160MPa,Ls=0.31,地梁物理参数:A14Ec=2.55@10,Lc=0.167MPa。选取试验工点地F1xF3xHx=w0K-梁分别按照连续梁法、双参数地基法计算地梁的内A2A1力,将计算结果与实测值比较如图3、4、5。22A2-A1+H0F2x+F4x2A1A2表1工点锚索地梁设
8、计参数p地梁规格长锚孔锚孔锚固地梁Ei1锚索倾角孔数+2F4x-xPi@宽@高/
