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抗滑桩是滑坡整治的主要技术措施,属于支挡工程措施之一。它能充分发挥抗滑结构物的材料强度,抗滑能力大,抗滑效果显著,在公路、铁路、以及水利水电工程的边坡整治工程中以及各种类型的滑坡治理中已发挥极大的作用,得到广泛的采用。在目前三峡工程库区地质灾害治理中也大量的采用了这种支挡结构。
抗滑桩属于横向受荷(水平荷载)桩,且滑坡推力和桩前滑体的剩余抗滑力均为作用在桩身滑面以上的分布荷载。抗滑桩是水平推力桩的一种特定型式,针对于水平推力桩,吴恒力提出了用双参数法来确定推力桩嵌固段的内力值。这种方法的优点是在物理上和数学上具有严密性,考虑了土抗力的多种分布模式,常用的m法、K法、c法均被涵盖在其中。其缺点则表现在考虑双参数后,问题变得复杂化,且在实际操作中m和1/n这两个待定参数到底取何值合适没有统一的标准,极易出现因人而异的情况。
关于抗滑桩的计算,常用的是悬臂桩法和地基系数法。理论分析和实践表明,悬臂桩法由于对桩的实际受力状况作了偏丁安全的简化,因而对桩的内力计算结果是过于保守的。一般认为,地基系数法的分析原理较为接近抗滑桩的实际受力状况。由于对地基系数的假定不同,可分为“K”法、“m”法、“C”法等。诚然,该方法内力计算精度与所测试或选取的地基系数的准确度关系密切。在假设地基系数准确确定的前提下,传统的地基系数法应用于岩土体抗滑桩仍存在两个方面的问题:(1)对刚性抗滑桩,没有现成的计算模式可依;(2)对于弹性抗滑桩,需通过查表和较为繁锁的手算才能完成,且容易出错,再者受计算用表中提供系数精度的限制,内力计算结果往往存在误差,出现与理论假设不符现象。
为此,本课题进行抗滑桩计算与设计方法研究主要涉及到结构体系计算方法研究、结构体系设计方法研究。笔者编制抗滑桩设计系统要解决下面三个问题:(1)对于刚性抗滑桩,根据力和力偶平衡原理,推导采用地基系数法时其内力计算的公式;(2)对于弹性抗滑桩,则采用有限差分等地基系数法求解全桩内力;(3)通过编制相应的计算程序,避免繁琐的查表运算,提高计算速度及结果的计算精度。然后根据设计得出的弯矩和剪力图行钢筋笼的优化配筋设计,编制抗滑桩结构设计程序,最后完成抗滑桩内力计算及结构设计的统一系统,并与传统方法进行了验证利对比。实例计算结果表明:程序可获得符合边界条件的高精度数值解,可根据内力计算图形处理结果,优化钢筋笼的配筋,使抗滑桩的结构殴计安全而经济。