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预应力锚索抗滑桩作用机理及优化设计研究

作　者: 刘俊
导　师: 付应华
学　校: 重庆交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 预应力锚索抗滑桩滑坡推力土拱作用机理优化设计
分类号: U418.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 72次
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内容摘要

滑坡是一种多发又往往能造成极大危害的地质灾害,而我国是一个滑坡灾害高发的国家,因此有关滑坡治理的研究具有重要的现实意义。当前滑坡防治的各个方面都取得了很大成就,其中抗滑桩的应用最为广泛,预应力锚索抗滑桩是近年较多应用于抗滑工程的一种新型支挡结构,这类结构的设计理论研究现在仍滞后于工程应用,其设计缺乏相应的规范指导,尤其是在对系统的全局优化问题的分析研究甚少。本文结合小盐井滑坡为例开展这方面的研究工作。首先对预应力锚索抗滑桩与岩土体相互作用进行了研究,依据桩土的相互作用,推导了适合折线型滑坡的推力计算公式,认为“超载法”推力计算公式适用于抗滑桩的抗力计算更为合理。其次引入有限差分法,考虑了桩底的几种约束情况,分别给出了预应力锚索抗滑桩的计算方法。首次提出了将锁口和护壁纳入到桩身的计算过程中的设想,并对相应的计算公式进行了修正。再次建立了以单位桩长工程造价为目标函数的优化模型,同时采用黄金分割法对该数学模型实现求解,为桩锚系统优化提供了一种新的途径。最后运用本文的研究成果对小盐井村滑坡进行设计计算,同时与传统的设计方法的结果进行分析对比,验证了本文理论的正确和合理性,取得了良好的经济效益。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 研究背景、目的和意义  8-10
  1.2 国内外研究状况  10-16
    1.2.1 边坡稳定性研究现状  10-12
    1.2.2 预应力锚索抗滑桩国外的发展及应用现状  12-13
    1.2.3 预应力锚索抗滑桩国内的发展及应用现状  13-14
    1.2.4 预应力锚索抗滑桩试验、计算理论和数值模拟的研究现状  14-16
  1.3 本文研究思路及主要内容  16-18
第二章预应力锚索抗滑桩与岩土体相互作用机理研究  18-32
  2.1 概述  18
  2.2 滑坡的主要类型  18-20
  2.3 滑带土抗剪强度参数的选择  20-22
    2.3.1 粘性滑带土的变形破坏规律  21-22
    2.3.2 滑坡不同发育阶段强度参数的选择  22
    2.3.3 滑带土强度参数的确定  22
  2.4 滑坡推力传递机理  22-24
  2.5 滑坡推力的计算研究  24-28
    2.5.1 滑坡推力计算的基本方法  24-26
    2.5.2 抗滑桩的抗阻力计算  26
    2.5.3 滑坡推力计算中其他需要说明的问题  26-28
  2.6 滑坡推力的分布形式研究  28-29
  2.7 滑坡推力计算与验算桩前滑体的稳定性  29-31
    2.7.1 滑坡推力计算  29-30
    2.7.2 验算桩前滑体稳定性  30-31
  2.8 小结  31-32
第三章预应力锚索抗滑桩结构的设计计算研究  32-47
  3.1 概述  32
  3.2 预应力锚索抗滑桩结构的设计及计算  32-43
    3.2.1 计算的假定条件  32-33
    3.2.2 锚索预应力值的确定  33-38
    3.2.3 预应力锚索抗滑桩桩身计算的有限差分法  38-43
  3.3 预应力锚索抗滑桩结构设计的几点讨论  43-46
    3.3.1 荷载效应组合和分项系数的确定  43-44
    3.3.2 锁口护壁纳入结构计算  44-46
  3.4 小结  46-47
第四章预应力锚索抗滑桩结构的优化设计研究  47-57
  4.1 概述  47
  4.2 工程优化设计的方法  47-50
    4.2.1 工程结构优化设计的一般步骤  47-48
    4.2.2 工程结构优化设计的优化算法  48-50
  4.3 工程结构优化设计的数学模型  50-52
    4.3.1 设计变量  50
    4.3.2 目标函数  50-51
    4.3.3 约束条件  51-52
  4.4 预应力锚索抗滑桩优化设计  52-56
    4.4.1 优化模型建立  52-54
    4.4.2 优化模型数学求解  54-56
  4.5 小结  56-57
第五章工程实例分析  57-72
  5.1 工程概况  57-63
    5.1.1 自然地理概况  57-59
    5.1.2 区域地质条件  59-60
    5.1.3 工程地质条件  60-63
  5.2 小盐井村滑坡稳定性分析  63-66
    5.2.1 滑坡的基本特征  63-64
    5.2.2 滑坡稳定性评价  64-66
  5.3 常规设计方案  66-71
    5.3.1 治理方案的确定  66-67
    5.3.2 滑坡设计推力  67-68
    5.3.3 抗滑桩常规设计方案  68-69
    5.3.4 优化方案设计  69-71
  5.4 小结  71-72
第六章结论与建议  72-74
  6.1 主要结论  72-73
  6.2 建议  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
在学期间发表的论著及取得的科研成果  79

预应力锚索抗滑桩作用机理及优化设计研究

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