预应力锚索抗滑桩的设计计算ppt课件.ppt

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1、预应力锚索抗滑桩的设计计算中铁西北科学研究院廖小平目　录锚索桩的结构特点主要设计计算方法及发展锚索桩的工况条件抗滑桩的全桩计算桩头锚索的确定与优化计算实例要点提示锚索桩的结构特点预应力锚索抗滑桩是中铁西北科学研究院（原铁道部科学研究院西北研究所）于20世纪80年代研究开发的一种新型抗滑桩结构形式，其基本结构改进是在普通抗滑桩的桩头部位设置一孔或多孔预应力锚索。这种新型抗滑桩结构的突出特点是改变了普通抗滑桩的悬臂锚固梁柱结构为近似弹性支座简支梁柱结构，使其桩身受力状态更趋合理，并具有主动加固滑坡体的作用和功能。由于其结构

2、优化、造价节省且工程效果显著，因此在铁路、公路及其它工程建设领域滑坡病害治理工程实践中获得了广泛的应用和发展。锚索抗滑桩设计计算历史与现状对于预应力锚索抗滑桩结构的分析计算，在工程实践中常用的方法可分为三类。第一类计算方法，即简化工况法。第二类计算方法，即时步工况法。第三类计算方法，即实时工况法。简化工况法简化工况法是直接将锚索预应力作为外荷载施加在桩头上，与滑坡推力一起按静力问题计算滑面以上桩身内力及滑面处的剪力和弯矩，而滑面以下桩体内力计算与普通抗滑桩有关计算相同。这类计算方法没有考虑锚索与桩体的变形协调及其历时工

3、况条件，认为锚索的拉力就是所施加的预应力在工作过程中其值保持不变或最终设计拉力状态。这种方法计算较简单，但由于在滑坡推力作用下未考虑锚索与桩的协调变形以及历时荷载作用过程，必将存在工程经济或风险问题。时步工况法这类计算方法的主要特点是考虑或体现预应力锚索与抗滑桩体的变形协调机制，即桩头变位与锚索变形相一致。按预应力锚索抗滑桩的施工顺序和承力步骤计算预应力锚索抗滑桩在各相关工况历时条件下的桩身变形、内力和桩侧应力等。时步工况法又分为时步累进计算法和时步叠加计算法。实时工况法实时工况计算法，是在时步工况计算法的基础上，建立

4、预应力锚索抗滑桩实时工况计算模式，实现预应力锚索抗滑桩工作全过程的实时动态解。锚索桩的工况条件根据预应力锚索抗滑桩的施工构筑工序、预应力锚索的锁定步骤和滑坡推力的作用时步等桩身受力状态，分析预应力锚索抗滑桩的工况历时条件主要可以分为：抗滑桩的成桩工况前期滑坡推力作用工况预应力锚索锁定工况后期滑坡推力作用工况滑坡推力波动和锚索预应力损失工况成桩工况条件抗滑桩桩身灌筑完成之后，桩头锚索预应力施加之前，一般不考虑滑坡推力的作用(显著变形活动的滑坡体除外)，其桩身外荷载为桩身前后两侧的静止土压力荷载，如果桩身前后地面高差明显，

5、则存在不平衡土压差，将产生桩体的小量变形和桩侧反力，严格地说，会影响下一时步的桩体变形和桩侧反力分布。由于考虑这种土压差较小，且基本已在桩身护壁施工期间通过护壁结构调整和承担，故通常视该成桩工况条件为空载条件。前期滑坡推力作用工况抗滑桩桩身灌筑完成之后，桩头锚索预应力施加之前，当滑坡病害存在显著的变形活动，必须考虑前期滑坡推力的作用，应该说是部分滑坡设计推力的作用，此时可根据相关工程经验或现场实测值确定外荷载进行计算。在该时步工况条件下，其外荷载为前期滑坡推力，即前期桩后滑坡推力和桩前滑坡抗力；桩侧地基为滑面以下桩段范

6、围内的线弹性地基支座。其中需要明确的是，前期滑坡推力作用仅当滑面以上桩后滑坡推力大于桩前滑坡总抗力时才能产生作用，即部分桩后滑坡推力用于平衡桩前滑坡抗力。预应力锚索锁定工况抗滑桩桩身灌筑完成并达到设计强度要求之后，即可对桩头锚索进行张拉，施加预应力，并按照设计锁定拉力值进行锁定。在该时步工况条件下，其外荷载包括桩头锁定预应力、桩前滑坡抗力和前期桩后滑坡推力；桩侧地基考虑为滑面上下全桩段范围内的线弹性地基支座。后期滑坡推力作用工况当预应力锚索锁定作业完成以后，预应力锚索抗滑桩还将承担后期滑坡推力直至设计滑坡推力状态，并与

7、预应力锚索协调变形和共同作用。在该时步工况条件下，其外荷载包括后期滑坡推力、桩头锁定预应力和前期滑坡推力与滑坡抗力，即全部荷载作用；桩侧地基为滑面以下桩段范围内的线弹性地基支座和预应力锚索等效线弹性支座。如图4所示。其中需要明确的是，预应力锚索锁定工况条件下，在滑面以上产生的桩侧抗力部分是由后期滑坡推力平衡所包含；另外，预应力锚索与桩体的协调变形和耦合作用是通过在相应锚头处作用的等效弹性支座处理。锚索抗滑桩的实时工况为了解算预应力锚索抗滑桩实时桩身位移、内力及桩侧应力等动态力学参数,就需要建立一个实时工况计算模式。作者

8、基于预应力锚索抗滑桩在预应力锚索锁定前后的承受荷载和桩侧地基反力特征，并通过在锁定前后即锁定时建立锚索等效弹簧间断和变形连续条件，从而实现预应力锚索抗滑桩的全过程实时工况解。关键技术对于预应力锚索抗滑桩结构的实时工况计算，其关键技术有如下两个方面：其一是桩侧地基抗力系数的问题。其二是桩体或锚头锁定前后变形的间断和连续问题，即锚索等