锚索框架梁加固公路滑(边)坡的预警技术研究

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自西部大开发战略开展以来,陕西高速公路发展迅速,由于陕北黄土沟壑区和陕南秦巴山区的地形、地貌和地质条件比较复杂,高速公路沿线分布着大量古滑坡体以及因公路施工产生的新滑坡体,工程处治滑(边)坡路段的稳定性已成为影响高速公路安全运行的关键因素。锚索框架梁作为一种新型支护体系,已广泛应用到高速公路滑(边)坡加固中,但是其理论研究远滞后于工程实践,而且研究重点集中在内力计算方法、设计方法、数值模拟及模型试验等上,缺少对其预警判据的研究。本文以陕西高速公路沿线典型工程处治滑(边)坡路段为研究对象,以滑(边)坡岩性和锚索框架梁的实际破坏形式为研究依据,将预警判据分为锚固力判据和框架位移判据进行研究,锚固力判据又可分为极限抗拔力判据和锚固力阈值判据,然后基于设计理论,拟合并推导出锚固力阈值和框架位移阈值的计算公式,从而建立起锚索框架梁的预警判据式,并利用实例证明了所建判据的合理性;以“示范工程”为参照,提出了高速公路工程处治滑(边)坡的监测预警技术。主要得到以下成果:(1)以锚索极限抗拔力的传统计算公式为基础,建立了相应的锚固力预警判据式;分别基于Winkler地基模型和Pasternak地基模型,在锚固力相同的情况下,首先确定了最大弯矩位置与悬臂端长度临界值的关系,并利用软件拟合出长度临界值的计算公式,然后推导出锚固力阈值的计算公式;在锚固力不同的情况下,根据框架梁上最大锚固力位置的确定与否,分情况对锚固力阈值的计算方法进行了研究,建立相应的预警判据。(2)基于Winkler地基模型和Pasternak地基模型,在锚固力相同的情况下,推导出框架位移与弯矩的关系式,并取梁端与梁中节点处最小位移作为位移阈值;在锚固力不同的情况下,拟合出框架位移阈值与结构能承受的最大弯矩、基床系数、(剪切模量)、混凝土弹性模量等参数的关系式,从而建立预警判据式;通过比较分析基于两种模型建立的判据,发现Pasternak地基模型用于滑(边)坡的预警预报更为合适。(3)针对锚索框架梁加固的公路滑(边)坡,提出了相应的监测方案,并提出了锚索框架梁监测点的布置方案;基于监测方案,提出了滑(边)坡稳定性评价指标,并且对高速公路工程处治滑(边)坡进行了预警等级划分,共分为黄、橙、红三级,同时提出了相应的应对措施。
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