论文部分内容阅读
摘要：地震是我国较为常见的一种地质灾害，为了能够使我们更为准确的开展框架预应力锚杆边坡支护工作，并做好相关的抗震设计，我们则对此类结构在地震情况下进行了一定的分析，并以此来推导出在地震情况下动土所具有的压力计算公式。在本文中，将就框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法进行一定的研究。
关键词：框架预应力;锚杆边坡支护结构;抗震简化设计
1 引言
我国是一个地震高发国家，尤其是对于部分地区的山区道路来说，如果出现等级较高的地震，那么则将会对道路边坡造成非常大的影响，且直接会对当地的公路、铁路、建筑以及水利水电工程等造成非常大的影响。以我国2008年发生的汶川地震为例，其在地震过程中由于道路边坡失稳而出现的事故占据整个地震总损失的30%左右。而在我国目前各地区大力开展道路桥梁建设的背景下，就更需要我们能够对边坡的抗震性引起充分的重视，从而以此来保证建筑的安全运行。
2 支护结构震害分析
在边坡支护发生震害情况时，其主要的表现就是其锚杆、锚头容易出现被损坏的情况，且会使框架以及挡土板也会随之出现一定的破坏，其中，锚头之所以出现破坏的情况主要是因为其钢垫板位置的混凝土强度承载力不足而在地震情况下时容易出现破碎的情况，且垫板也会因为强度问题而出现变形以及凹陷的情况、锚头螺栓也会出现滑脱的情况。其中，锚杆出现被破坏情况的非常重要的一类形式就是因为锚杆自身会因为其所具有的强度不足而出现被拉断的问题，且会使土地同锚固体间因为摩阻力不足而受到破坏。而对于挡土板来说，其出现破坏则是因为在地震较强的冲击作用下，使其因为受剪、受弯以及受冲而使局部承压能力不足而出现被破坏的情况。
对于框架破坏问题而言，其分为弯曲破坏、剪切破坏以及局压破坏，当地震发生时，其节点位置则是整个框架受到损害最大，也是最容易受到损坏的位置。由于框架梁柱节点位置所出现的破坏问题经常出现在弯曲变形且剪跨比较大的区域，这就会使其在地震发生时在剪力以及弯矩的共同作用下使保护层脱落、混凝土开裂，进而造成较大的损坏。而在梁柱的接点位置，梁所受到的地震影响要较轻于柱的影响，且柱底震害也没有柱顶位置的震害严重，其发生破坏的位置也通常处于框架梁柱中间以及立柱接点附近。另外，支护结构的外部以及内部失稳情况共同组成了失稳问题，如果锚固段土体情况较为稳定，且长度够，则容易出现内部失稳，而如果边坡土体不是非常稳定，而锚杆长度不足，则容易出现外部失稳的情况。
3 支护结构抗震简化设计
3.1 地震作用计算
根据我国建筑边坡的相关技术规范，其明确的规定了在岩石基坑边坡处可以根据情况不同对地震荷载进行考虑，而对于我国目前7以及7度以上的边坡、以及中等风化、强风化以及全风化的岩质边坡来说，则应当能够对地震荷载作用力进行考虑，并可以在设计时忽略地震竖向加速度因素。根据拟静方式的计算，我们则可以将土地在地震情况下所产生的地震力划为静荷载，并将其作用在相关的支护结构之中。在这种前提下，我们则将地震情况下水平面同边坡滑移面的夹角设为：
在上式中：
其中，δ为挡土结构同土体间具有的摩擦角、g为加速度，ψ为土体摩擦角。
而当边坡属性为弹性时，地震响应则会根据坡高度的提升而出现放大的情况，而为了能对我们的设计方式进行简化，我们则通过边坡加速度的相应系数对其进行计算，并将其相应系数在7、8、9防烈度下分别设置为3、2.5以及2。
3.2 框架锚杆抗震计算
在锚杆的框架结构中，其主要由立柱、横梁以及挡土板这三者所组成，且由这三者共同形成一种形似楼盖的竖向梁板结构体系。对于框架锚杆支护结构来说，我们对其计算时主要有下列几个方面：
3.2.1 挡土板计算
在一般情况下，横梁间距同立柱间距的值较为相近，且我们也可以通过双向板结构的形式对挡土板进行计算。首先，我们需要对其支撑情况进行分类：第一种是一边简支、其它三边固定的方式;第二种则是四边都固定的形式，以此来作为具有临时性的支护，且在不计算其面板的基础上根据其构造情况来选择适当的配筋数量以及混凝土厚度。而在永久性支护方式中，我们则需要对其挡板进行全面的验算以及抗震设计，并保证挡板厚度应当大于10cm以上。
3.2.2 横梁及立柱的计算
在对两者计算前，首先我们需要能够在联系其所具有荷载情况的基础上将结构分为横梁以及立柱两个计算点，之后再将两者以不同的计算方式画出不同的计算简图来进行计算，其计算单元如下图所示：
图1 横梁、立柱划分单元情况
在上图中，Sx为立柱的间距，通常我们会以均匀的方式对其进行布置。而Sy则为横梁间距，我们在实际布置时可以根据其锚杆位置的不同而对其灵活布置;η1和η2则分别为立柱计算系数以及横梁计算系数，而根据荷载等效的原理，我们将这两个值都取为0.75。
3.2.3 锚杆计算
对于地震所出现的锚杆破坏情况来说，其可以根据损坏情况的不同而分为断裂以及拔出这两种类型。
对于断裂情况的验算，其公式如下所示：
在上式中，fy为锚杆抗拉强度，dj为不同根锚杆钢筋所具有的直径，Ej则为不同根锚杆其动土、静土压力所具有的组合值。
而对于拔出情况的验算，其公式如下所示：
这是因为在地震力的作用之下，满足上述条件才能够保证锚杆在具有足够摩阻力的条件下避免出现拔出的情况，其中，τj为不同层锚杆土地同锚固间的剪应力，Dj为不同锚固体所具有的直径，而Lj则为不同锚杆所具有的锚固段长度。
4 结束语
在上文中，我们对于框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法进行了一定的研究，而在实际设计时，也需要我们能够从多方入手，以更为合理的设计方式保证边坡防震质量。
参考文献：
[1]叶海林，郑颖人，陆新，李安洪.边坡锚杆地震动特性的振动台试验研究[J].土木工程学报.2011（S1）：152-157.
[2]石玉成，秋仁东，孙军杰，胡明清.地震作用下预应力锚索加固危岩体的动力响应分析[J].岩土力学.2011（04）：1157-1162.
[3]叶海林，黄润秋，郑颖人，杜修力，李安洪.岩质边坡锚杆支护参数地震敏感性分析[J].岩土工程学报.2010（09）L1374-1379.
关键词：框架预应力;锚杆边坡支护结构;抗震简化设计
1 引言
我国是一个地震高发国家，尤其是对于部分地区的山区道路来说，如果出现等级较高的地震，那么则将会对道路边坡造成非常大的影响，且直接会对当地的公路、铁路、建筑以及水利水电工程等造成非常大的影响。以我国2008年发生的汶川地震为例，其在地震过程中由于道路边坡失稳而出现的事故占据整个地震总损失的30%左右。而在我国目前各地区大力开展道路桥梁建设的背景下，就更需要我们能够对边坡的抗震性引起充分的重视，从而以此来保证建筑的安全运行。
2 支护结构震害分析
在边坡支护发生震害情况时，其主要的表现就是其锚杆、锚头容易出现被损坏的情况，且会使框架以及挡土板也会随之出现一定的破坏，其中，锚头之所以出现破坏的情况主要是因为其钢垫板位置的混凝土强度承载力不足而在地震情况下时容易出现破碎的情况，且垫板也会因为强度问题而出现变形以及凹陷的情况、锚头螺栓也会出现滑脱的情况。其中，锚杆出现被破坏情况的非常重要的一类形式就是因为锚杆自身会因为其所具有的强度不足而出现被拉断的问题，且会使土地同锚固体间因为摩阻力不足而受到破坏。而对于挡土板来说，其出现破坏则是因为在地震较强的冲击作用下，使其因为受剪、受弯以及受冲而使局部承压能力不足而出现被破坏的情况。
对于框架破坏问题而言，其分为弯曲破坏、剪切破坏以及局压破坏，当地震发生时，其节点位置则是整个框架受到损害最大，也是最容易受到损坏的位置。由于框架梁柱节点位置所出现的破坏问题经常出现在弯曲变形且剪跨比较大的区域，这就会使其在地震发生时在剪力以及弯矩的共同作用下使保护层脱落、混凝土开裂，进而造成较大的损坏。而在梁柱的接点位置，梁所受到的地震影响要较轻于柱的影响，且柱底震害也没有柱顶位置的震害严重，其发生破坏的位置也通常处于框架梁柱中间以及立柱接点附近。另外，支护结构的外部以及内部失稳情况共同组成了失稳问题，如果锚固段土体情况较为稳定，且长度够，则容易出现内部失稳，而如果边坡土体不是非常稳定，而锚杆长度不足，则容易出现外部失稳的情况。
3 支护结构抗震简化设计
3.1 地震作用计算
根据我国建筑边坡的相关技术规范，其明确的规定了在岩石基坑边坡处可以根据情况不同对地震荷载进行考虑，而对于我国目前7以及7度以上的边坡、以及中等风化、强风化以及全风化的岩质边坡来说，则应当能够对地震荷载作用力进行考虑，并可以在设计时忽略地震竖向加速度因素。根据拟静方式的计算，我们则可以将土地在地震情况下所产生的地震力划为静荷载，并将其作用在相关的支护结构之中。在这种前提下，我们则将地震情况下水平面同边坡滑移面的夹角设为：
在上式中：
其中，δ为挡土结构同土体间具有的摩擦角、g为加速度，ψ为土体摩擦角。
而当边坡属性为弹性时，地震响应则会根据坡高度的提升而出现放大的情况，而为了能对我们的设计方式进行简化，我们则通过边坡加速度的相应系数对其进行计算，并将其相应系数在7、8、9防烈度下分别设置为3、2.5以及2。
3.2 框架锚杆抗震计算
在锚杆的框架结构中，其主要由立柱、横梁以及挡土板这三者所组成，且由这三者共同形成一种形似楼盖的竖向梁板结构体系。对于框架锚杆支护结构来说，我们对其计算时主要有下列几个方面：
3.2.1 挡土板计算
在一般情况下，横梁间距同立柱间距的值较为相近，且我们也可以通过双向板结构的形式对挡土板进行计算。首先，我们需要对其支撑情况进行分类：第一种是一边简支、其它三边固定的方式;第二种则是四边都固定的形式，以此来作为具有临时性的支护，且在不计算其面板的基础上根据其构造情况来选择适当的配筋数量以及混凝土厚度。而在永久性支护方式中，我们则需要对其挡板进行全面的验算以及抗震设计，并保证挡板厚度应当大于10cm以上。
3.2.2 横梁及立柱的计算
在对两者计算前，首先我们需要能够在联系其所具有荷载情况的基础上将结构分为横梁以及立柱两个计算点，之后再将两者以不同的计算方式画出不同的计算简图来进行计算，其计算单元如下图所示：
图1 横梁、立柱划分单元情况
在上图中，Sx为立柱的间距，通常我们会以均匀的方式对其进行布置。而Sy则为横梁间距，我们在实际布置时可以根据其锚杆位置的不同而对其灵活布置;η1和η2则分别为立柱计算系数以及横梁计算系数，而根据荷载等效的原理，我们将这两个值都取为0.75。
3.2.3 锚杆计算
对于地震所出现的锚杆破坏情况来说，其可以根据损坏情况的不同而分为断裂以及拔出这两种类型。
对于断裂情况的验算，其公式如下所示：
在上式中，fy为锚杆抗拉强度，dj为不同根锚杆钢筋所具有的直径，Ej则为不同根锚杆其动土、静土压力所具有的组合值。
而对于拔出情况的验算，其公式如下所示：
这是因为在地震力的作用之下，满足上述条件才能够保证锚杆在具有足够摩阻力的条件下避免出现拔出的情况，其中，τj为不同层锚杆土地同锚固间的剪应力，Dj为不同锚固体所具有的直径，而Lj则为不同锚杆所具有的锚固段长度。
4 结束语
在上文中，我们对于框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法进行了一定的研究，而在实际设计时，也需要我们能够从多方入手，以更为合理的设计方式保证边坡防震质量。
参考文献：
[1]叶海林，郑颖人，陆新，李安洪.边坡锚杆地震动特性的振动台试验研究[J].土木工程学报.2011（S1）：152-157.
[2]石玉成，秋仁东，孙军杰，胡明清.地震作用下预应力锚索加固危岩体的动力响应分析[J].岩土力学.2011（04）：1157-1162.
[3]叶海林，黄润秋，郑颖人，杜修力，李安洪.岩质边坡锚杆支护参数地震敏感性分析[J].岩土工程学报.2010（09）L1374-1379.