基于土拱效应的土质边坡抗滑桩推力及分布计算方法研究

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本文主要针对抗滑桩加固边坡工程中,抗滑桩受到的滑坡推力及其分布的理论计算方法展开研究工作。通过研究现有滑坡推力的计算理论、抗滑桩上推力的分布形式以及抗滑桩后的土拱效应等,修正了Tomio Ito提出的计算推力分布的塑性变形理论,提出了考虑土拱效应的圆形和矩形抗滑桩推力分布计算模型并推导出计算公式。Tomio Ito提出的计算推力分布的塑性变形理论采用二维应力分析,假定推力为水平方向,考虑了桩-土相互作用,较好地反映了推力分布与桩间距、桩宽、土体参数等因素的关系,但是此理论中没有考虑到抗滑桩与桩后及桩间土体接触面上的摩擦力对推力计算的影响。因此,考虑摩擦力的作用,对Ito的理论进行了修正,推导出了修正后的计算公式。土拱效应的产生是由于抗滑桩的阻挡和摩擦,使桩间土体产生相对滑移,改变了原来的应力状态,将应力通过土拱传递到拱脚。这使得土体间“楔紧”,而楔紧的土拱靠土体的抗剪强度承担作用在其上的荷载。因此,抗滑桩后的土拱效应对滑坡推力及分布的确定有重要影响。假定推力为水平方向,将桩后及桩间的土拱假定为大主应力拱,桩-土界面的摩擦力发挥到最大,提出了计算圆形抗滑桩推力及分布的模型并推导了计算公式。矩形抗滑桩后的土拱分为桩后的端承拱和桩间的摩擦拱,根据两种拱作用叠加,建立了分析矩形抗滑桩推力及分布的计算模型,并经过力学分析得出了计算公式。通过Ito引用的工程实测数据和五个国内的工程实测数据,通过对比,分别验证了本文提出的三种计算理论。结果表明,本文提出的计算抗滑桩上推力及分布的计算方法的正确性和有效性。最后,将上述方法应用于抗滑桩设计中,桩身内力计算方法中的悬臂桩法,推导了计算抗滑桩内力的公式。
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