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预应力锚索复合土钉墙是在土钉支护结构中加入预应力锚索的一种基坑支护方法,是近年发展起来的一种新兴的土钉支护技术。预应力锚索复合土钉支护在施工性、安全性、经济性方面有其独特的优势,因此,在城市建筑基坑支护中应用得越来越广泛。但是,预应力锚索复合土钉支护的研究则相对地滞后和不完善。本文旨在研究预应力锚索加固的效果和影响因素,特别对单根预应力锚索加固土体作了深入的分析;并由此着重对预应力锚索复合土钉支护中土钉和锚杆的受力机理、复合土钉墙的水平位移、竖向位移等进行深入研究,为工程实践提供指导。
本文完成的主要工作有:
(1)介绍和总结了国内外土钉支护和复合土钉支护的发展历史和研究现状,以及对预应力锚固技术做了概述,提出预应力锚索复合土钉加固基坑存在的问题。
(2)简述预应力锚索复合土钉支护模拟的有限单元法,论述复合土钉支护中土钉、预应力锚索、土体及面层所采用的单元类型、本构关系,提出土钉、锚杆及面层与土体之间摩擦接触的处理方法,并验证了所选用的土体本构关系和钉土接触关系的可行性和可靠性。
(3)使用Midas/GTS对单根预应力锚索加固土体进行有限元建模,深入分析预应力锚索加固土体的主应力分布、锚索的轴向拉力和切向剪力分布特点,对预应力锚索加固机理作了详细分析;并相应改变土体和锚索的参数,讨论以上参数对加固效果的影响。
(4)选择合理参数,建立预应力锚索复合土钉支护模型,对比分析土钉支护与预应力锚索复合土钉支护的变形和内力特征;另外通过改变锚索长度、锚索位置、预应力加载大小等参数,深入分析预应力锚索复合土钉支护形式的特性,并得出一些有用的结论,望能用于指导工程实践。