微型桩加固土质边坡极限抗力分析方法

为了给微型桩加固土质边坡的工程设计和安全评价提供参考,针对工程中常见的黄土、冰碛土和风化页岩进行单根微型桩在横向滑体变形作用下的承载力特性试验。采用数值模拟方法,考虑桩-土接触作用和岩土的非线性行为,建立微型桩加固土质边坡时极限抗力的分析模型,以桩截面极限弯矩和桩身最大水平位移为控制条件,提出确定微型桩加固土质边坡极限抗力的分析方法,并将分析结果与试验结果进行对比。分析微型桩加固土质边坡时的变形机制、破坏模式以及分别加固黄土、冰碛土和风化页岩时的极限抗力。研究结果表明：所建立的微型桩极限抗力分析模型在确定微型桩加固土质边坡极限抗力时具有较高的精度,直径115 mm微型桩在厚度为60 cm的滑体横向变形作用下的极限抗力约为10～20 kN,微型桩的极限抗力受到岩土类型影响,边坡岩土强度较高时微型桩的极限抗力更大;微型桩加固土质边坡时的破坏模式为弯曲破坏,主要由于微型桩截面弯矩超限所导致,桩身破坏部位在滑面以下约4倍桩直径的深度位置;滑体横向变形作用下微型桩顶水平位移在开始阶段呈线性增加,随着滑体位移量逐渐增大,微型桩顶部与桩后岩土之间产生了脱空现象。     

锚固钉的剪切特性

加固的乎垂直的边坡，土钉已经被证明是一种多用途和有效的结构形式。钵固结构物的分析涉及到沿着潜在滑面破坏时钵固杆件的抗剪、抗弯、抗拉和抗拔的评价。分析中的关键因素是钉的抗掺力，它与破坏是渐近的。为了增加钉的抗拔力，研制了一种名为“锚固钉”的新型钉。种钉在嵌入端固定有一个大直径的片状尖头。在大尺寸剪盒试验仪中，对嵌入在粗颗粒土中的这种类型钉的剪切特性进行了研究。同时，还研究了钉相对于剪切面的倾角变化的     

桩体模量对水泥土搅拌桩复合地基破坏影响研究

针对目前水泥土搅拌桩复合地基整体稳定性研究主要基于假定全部桩体发生剪切或者弯曲破坏的不足，采用有限差分法，对不同位置处桩体的受力特性，破坏模式以及复合地基整体破坏过程的开展方向进行研究，在此基础上，分析桩体弹性模量对桩体受力、破坏模式和破坏顺序的影响。结果表明：水泥土搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下，会同时发生弯曲与剪切2种破坏模式，并且水泥土搅拌桩受力在空间分布上具有很大的不同；路堤荷载作用下，桩体的破坏具有渐进性，坡肩以外桩体更易发生弯曲破坏，破坏方向由坡脚首先发生，并向路堤中心逐渐延伸，而路堤内侧桩体更容易发生剪切破坏，破坏方向由路堤中心向坡脚延伸；随着桩体弹性模量的增加，桩体会由剪切破坏转变为弯曲破坏；低模量水泥土搅拌桩复合地基会首先发生内部剪切破坏，之后坡脚处发生弯曲破坏；高模量水泥土搅拌桩复合地基会先于坡脚处发生弯曲破坏，随后在路堤中心发生剪切破坏；桩体弹性模量的提高会增加桩体抗弯刚度，使其承担更大的弯矩，更容易发生弯曲破坏。     

基于非线性Pushover分析的单桩横向受力特性研究

为了研究地基土以及桩身在进入非线性状态下的单桩水平极限承载能力及变形能力,采用分布塑性铰模型模拟桩身的弹塑性,以p-y曲线模拟桩侧地基土水平抗力,对固定桩头单桩基础进行了静力非线性推倒分析。结果表明:(1)桩身轴压比对结构水平极限承载能力及位移延性影响显著;(2)随着地基土抗剪强度的增大,桩顶极限位移减小,但水平极限承载能力增大;(3)提高桩身配箍率,桩顶极限位移增加较明显;(4)轴压比较小时,在桩头及地面以下桩身均可能产生塑性铰,但轴压比较大时,仅在桩头产生塑性铰。     

预制空心板梁桥铰缝加固试验研究

空心板梁桥在公路桥梁中应用广泛,但随着使用年限增加,板梁铰缝及其附近铺装层发生破坏,严重时导致单板受力。采用加厚重做混凝土铺装层的方法对破损铰缝进行加固,制作了3组板梁加固节点的足尺模型,开展了不同受力模式下的静力加载试验,得到了加固后铰缝部位的破坏模式和极限承载力。结果表明:铰缝与板梁交界面率先发生开裂之后,试件的最终破坏均表现为混凝土铺装加固层的弯曲或剪切破坏,且不同破坏模式下的铰缝节点均表现出较好的延性。与基于全桥实体有限元分析得到的铰缝截面最不利内力设计值相比,加固后铰缝节点的抗弯和抗剪承载力分别高出3倍和1倍,该加固方法可在工程实践中推广应用。     

桩锚加固边坡的作用机理和稳定性分析研究

由某高速公路现场钻孔资料和地质调查分析得知,路基开挖后该边坡处于临滑状态。应用极限平衡原理,通过反演分析,求得滑动面的粘聚力c和内摩擦角φ。由锚索提供的水平抗力对自由段求极值确定锚索最优安装角。运用有限元法对纯桩和桩锚复合加固方案进行对比,计算出边坡上部经加固后向下传递的荷载。结果表明,桩锚方案加固效果显著。边坡锚索的预应力损失监测分析表明,锚索在锁定后470 d内的预应力损失为7.8%~12.9%,满足工程安全要求。工后2 a的运营阶段边坡处于稳定状态。     

微型钢管桩用于滑坡治理及理论分析

结合长阳县红岩溪滑坡的地质结构特征,对边坡治理工程中的微型钢管桩设计进行了改进,探讨了微型钢管桩的抗滑机理,并通过设计和计算证明,用微型钢管桩能有效地治理滑坡;针对微型钢管桩的抗滑机理尚未形成一套较为成熟的理论,文中以两种计算方法对比分析了微型钢管桩加固边坡的稳定性,结果表明,采用类比法进行微型钢管桩设计是适宜的。     

滑坡微型桩设置方法及设计

研究微型桩设置方法,基于滑坡稳定性进行分析,从定性及定量两方面分析滑坡稳定性,并考虑微型桩的受力特征和破坏模式,一方面对微型桩在滑坡下滑力作用下产生的滑坡推理进行计算,另一方面根据单根微型桩的受力特征,从设计位置选取、桩截面选取、微型桩长度以及桩间距的确定四方面提出微型桩应急加固边坡的设计方法,可为滑坡稳定性分析提供理论支撑。     

毕威高速公路某边坡变形机制及数值模拟

以贵州毕威高速公路某边坡为例,通过对现有变形特征及路堑边坡开挖形成的临空条件分析,得到坡体的变形机制为:蠕滑-局部拉裂,并已进入匀速蠕滑阶段。运用ANSYS软件建模,运用FLAC3D数值软件计算其主剖面开挖边坡在暴雨工况下的应力-应变分布情况。结果表明:基覆界限附近已形成软弱带,部分土体发生剪切破坏;需尽快放坡并对边坡进行抗滑支挡及设置排水措施,否则软弱带会进一步发展成滑面,导致坡体失稳破坏。     

地铁隧道障碍桩综合治理技术研究

针对南宁市轨道交通3号线长堽路站～东葛路站区间隧道下穿东西向快速路辅道边坡障碍桩工程特点,提出了障碍桩拔桩清障、辅道边坡防护、铁路保护等关键施工技术的地铁隧道障碍桩综合治理方案,并采用ANSYS对边坡的稳定性进行了数值模拟分析。结果表明:狭窄空间下反力架起拔系统具有较好的适应性;非完全拔出式的障碍桩拔桩清障方案能充分发挥剩余桩体的防护作用,并为挡土墙的施作提供便利;高压旋喷桩加固、挡土墙加抗浮压板的边坡治理方案既能保证边坡的稳定,也能满足盾构隧道的抗浮要求。现提出充分考虑了周边环境的综合治理方案,取得了较好的经济效益,可为类似工程提供参考。     

框架式微型桩加固河岸软土边坡效果分析

以某市内河治理工程为依托,采用数值模拟和现场调研的方法,开展框架式微型桩加固河岸软土边坡的效果研究。结果表明,当采用框架式微型桩对该段边坡进行加固时,桩身位移与桩身弯矩均满足设计规范要求,且支挡效果明显,与多排微型桩加固方式进行对比可见框架结构在进行抗滑支挡时的优越性。     

基于极限平衡原理的螺旋锚抗拔承载力理论计算分析

竖向上拔荷载作用下螺旋锚抗拔承载力计算是螺旋锚设计的重要环节;基于极限平衡原理,在总结已有破坏面假定的基础上,考虑桩型和土性参数影响,提出了极限状态下螺旋锚单锚竖向抗拔复合破坏面,根据最大最小值原理确定破坏面函数中的未知参数及其函数表达式;建立螺旋锚抗拔极限承载力理论计算公式;通过与已有模型试验和现场试验的对比分析,验证所建立理论模型的准确性和可靠性。然后分析锚盘直径、首层叶片埋深等因素对螺旋锚抗拔极限承载力的影响规律。研究结果表明所建立的理论计算方法可以较为有效地计算螺旋锚极限抗拔承载力。     

锚贴U形钢板-混凝土组合加固RC梁的抗弯试验

为了研究锚贴U形钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能，设计5根加固梁和1根对比梁进行抗弯试验。试件的主要设计参数包括有无加载历史、钢板纵向加固长度、钢板厚度和螺杆间距。加载仪器采用1 000 kN梁柱加载系统，应变采集使用静态应变分析系统，挠度采用机电百分表测量。试验过程中，观测记录试验梁在荷载作用下截面应变、跨中挠度、加固部分与原混凝土之间的相对滑移、裂缝的产生与发展。基于平截面假定，推导试验梁的极限抗弯承载力计算公式，并对比模型试验与理论分析结果。试验结果表明：与未加固的对比梁相比，锚贴U形钢板-混凝土组合加固后的试验梁其开裂弯矩提高近50%，极限抗弯承载力提高约1倍；钢板纵向加固长度对梁的整体刚度有显著的影响，加固范围越大刚度提升越显著；加固范围应充分考虑加固部分截断处截面的抗剪能力，避免使试件从塑性弯曲破坏模式变成脆性剪切破坏模式；对比螺杆间距15 cm与30 cm试验梁的结果发现，只要符合构造要求的螺杆间距对试件的承载能力影响很小，但对裂缝开展有一定的影响，螺杆间距越密其裂缝开展明显变小；随着加固钢板面积增大，抗弯承载力也随之提高。针对加固后适筋破坏的RC梁，推导了极限抗弯承载力计算公式，利用公式计算出的极限抗弯承载力的理论值与试验值相对差值均在10%以内。     

桩顶垫层的受压破坏模式与上刺入阶段应力比的变化

垫层技术是桩体复合地基的关键技术之一。在分析持力层破坏形式的基础上,提出桩顶垫层破坏模式、标准和定量判别方法,推导桩间土先达到极限状态时应力比的表达式,据此分析上刺入阶段应力比的变化,部分通过试验验证。研究结果表明:桩体复合地基受压后,桩顶与基底间距离缩小,垫层破坏由Terzaghi模式发展到Mandel-Salencon模式;在上刺入阶段,桩间土先达到极限状态后,桩土应力比随垫层内摩擦角和上刺入量的增加而增加,随桩间距的增大而趋于减小,桩体材料也有影响。最后给出了垫层的实用设计方法。     

软基路堤加筋垫层与竖向加固桩作用模式数值分析

软土地基的承载力和稳定性一直是国内外重点关注的问题,但多停留在试验与理论研究和施工方法,对软土地基加固作用模式的研究较少。为研究加筋垫层与竖向加固桩作用模式,文中采用有限元软件对加筋垫层与竖向加固桩复合增强软基路堤进行数值分析。结果表明,加筋垫层与竖向加固桩复合增强软基路堤具有较高的刚度和抗剪切破坏能力,能提高软土路堤的极限承载力和限制土体侧向变形的能力,特别是对软土地基的水平位移有明显约束作用;加筋垫层与竖向加固桩可降低软基路堤沉降,提高软基路堤的稳定性。     

叶片式螺旋钢管桩抗拔承载力的试验研究

通过对9根螺旋钢管桩的抗拔静载试验,选取合理的抗拔极限承载力确定方法,分析了叶片个数、叶片直径、桩径、是否注浆等因素对螺旋钢管桩抗拔承载力的影响,提出螺旋钢管桩抗拔承载力的计算公式,并对理论与试验的数据进行了对比分析。结果显示:竖向抗拔极限承载力计算值与实测值误差一般在20%以内,说明螺旋钢管桩基础抗拔承载力计算公式比较接近于实际情况,即所提出的极限承载力计算方法可用于估算螺旋钢管桩基础的抗拔承载力。     

上拔荷载作用下挤扩支盘桩颗粒流数值模拟

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序,研究粘土地基中挤扩支盘桩受上拔荷载时,荷载-桩体位移关系、土体变形破坏情况及地基位移场分布。结果表明:荷载与桩体位移变化曲线分为初始弹性阶段、中间塑性阶段和破坏阶段;土体破坏产生的滑裂面主要从下部支盘的端部沿斜上方向地表发展;土体颗粒受影响区域为倒钟形。     

木梁拼接截面碳纤加固抗弯承载力

木结构矩形截面承重梁跨中拼接,拼接点没有任何连接构造,基本上失去了抗弯能力,出于外观的考虑,采用碳纤维片材加固,对此,导出拼接木梁极限抵抗弯矩公式。矩形截面拼接木梁用碳纤加固后弹性受力阶段抗弯承载力比原材全截面计算的承载力可提高25%。界限破坏时抵抗弯矩比原材全截面计算的承载力提高约30%,提高值取决于木材受压比例极限与屈服极限之比,即由木材性质所决定。     

基于数值模拟的路堑边坡楔形体破坏机理研究

依托某楔形体滑坡工程，基于FLAC3D开展路堑边坡楔形体破坏机理数值模拟研究。结果表明:边坡后缘主要是受拉张破坏，前缘和侧滑面主要受剪切破坏，底滑面和侧滑面为边坡抗滑的主要结构面，侧滑面的主要作用是切割岩体使之成为独立的块体，具备产生楔形体滑动的必要条件，主滑面的连通性和强度是楔形体边坡稳定性的制约因素。     

曲线螺旋桩竖向抗拔特性试验研究

曲线螺旋桩是一种新型的抗拔桩。目前,对曲线螺旋桩的抗拔特性还缺乏较为系统的研究,为此,基于室内模型试验,对直线型桩和不同螺旋宽度、厚度和间距的螺旋型桩的抗拔承载力进行了对比试验。结果表明:在同等位移限制条件下,螺旋桩极限抗拔承载力是直线型桩的1.38~2.14倍、螺旋宽度为15 mm是螺旋宽度为10 mm螺旋桩极限抗拔承载力的1.09倍、螺旋厚度为15 mm是螺旋厚度为10 mm螺旋桩的极限抗拔承载力的1.05倍、螺旋间距为50 mm是螺旋间距为100 mm螺旋桩的极限抗拔承载力的1.10倍。