门架式抗滑桩室内模型试验及其设计计算方法研究

作     者：邱志华 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴自航

授予年度：2016年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：门架式抗滑桩 室内模型试验 工作机理 土拱效应 优化设计 

摘      要：与传统的普通抗滑桩相比,门架式抗滑桩具有整体抗弯刚度大,能抵抗巨大的滑坡推力等独特优势,因而在大型滑坡治理工程中应用较为广泛。然而,作为一种相对新型的支挡结构,其发展历史较短暂,理论研究远落后于工程实践,对其工作机理、桩-土相互作用规律等问题的认识尚不完全清楚,现行设计理论与计算方法科学性和合理性值得商榷。为此,本文将采用室内模型试验、数值模拟等方法对门架式抗滑桩的工作机理进行研究。主要从以下几个方面展开研究:(1)为揭示门架式抗滑桩的工作机理,同时为三维有限元计算方法提供相应的比较与验证数据,进行了门架式抗滑桩室内模型试验。通过实测门架式抗滑桩的水平位移、桩身弯矩及桩周土压力,分析其在不同排距、桩底约束条件等情况下桩身内力和变形规律以及作用在前、后排桩上的滑坡推力和土体抗力分布规律,从而对门架式抗滑桩的工作性状获得全面和深入的认识。(2)利用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,对室内模型抗滑桩进行三维有限元数值模拟研究,对门架式抗滑桩工作机理进行进一步的分析,并将实测数据与数值模拟计算得到的内力和变形进行数值上的对比,验证了本文建立的三维有限元法的可行性,同时提出合理进行门架式抗滑桩设计的建议。(3)鉴于现有的二维平面分析法无法真实的反映出门架式抗滑桩桩间土拱效应,本文以室内模型试验为基础,运用有限元软件ABAQUS分别建立了不同桩间距、桩排距等情况的三维数值模型,对门架式抗滑桩桩间土拱效应进行研究,并探讨了不同下滑推力、桩间距和桩排距等因素对门架式抗滑桩桩间土拱效应的影响,进一步揭示了门架式抗滑桩-土之间的相互作用规律,并获得了门架式抗滑桩合理的桩间距和桩排距的取值范围。(4)为揭示门架式抗滑桩结构的优越性,对独立的双排抗滑桩与门架式抗滑桩进行了比较分析。为优化门架式抗滑桩的设计,采用有限元软件ABAQUS建立了大量的数值计算模型,探讨了连系梁相对刚度、桩体刚度、桩间土体变形模量以及桩底嵌岩深度等因素对其内力及变形的影响,并提出相应的优化设计建议值,为门架式抗滑桩的合理设计提供科学依据。