錨索框架梁加固邊坡的靜動(dòng)模型試驗(yàn)及抗震設(shè)計(jì)方法.pdf

1、巖土錨固是通過(guò)埋設(shè)在地層中的錨桿，將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊地聯(lián)鎖在一起，依賴錨桿與周圍地層的抗剪強(qiáng)度承受結(jié)構(gòu)物傳遞的拉力或使地層自身得到加固，以保持結(jié)構(gòu)物和巖土體的穩(wěn)定。作為一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法，巖土錨固技術(shù)已廣泛應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定等工程。通過(guò)對(duì)“5.12”汶川地震公路邊坡及錨固工程的震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用錨索框架梁加固的邊坡具有較好的抗震性能，但是對(duì)于此種結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)外在靜力設(shè)計(jì)方面已開(kāi)展了大量的研究，而對(duì)抗震機(jī)理的研究較少，這也使得這一工程結(jié)構(gòu)

2、類型在抗震方面的運(yùn)用上受到了很大限制。鑒于此，本文基于汶川地震路基及邊坡震害調(diào)查結(jié)果，設(shè)計(jì)并完成了土工離心機(jī)模型試驗(yàn)、巖錨體系動(dòng)態(tài)拉拔試驗(yàn)和大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，論文成果不僅完善了錨索框架梁的靜力設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)方法，而且對(duì)路塹高邊坡的加固設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。本論文取得的主要成果和結(jié)論有:
　　(1)汶川震區(qū)公路路基及邊坡震害調(diào)查
　　對(duì)“5.12”汶川地震四川、甘肅、陜西地震災(zāi)區(qū)國(guó)省干道和部分縣鄉(xiāng)道路約7081km進(jìn)行了詳

3、細(xì)調(diào)查，總結(jié)了路塹邊坡震害與震中距、巖土類型、邊坡高度、坡角、斷裂帶夾角的關(guān)系:發(fā)現(xiàn)了未防護(hù)的邊坡震害與坡高有正相關(guān)關(guān)系，有防護(hù)的邊坡與邊坡高度的關(guān)系不明顯，得出了根據(jù)邊坡的巖性、風(fēng)化程度等選擇不同的防護(hù)措施，豐富了震害調(diào)查資料數(shù)據(jù)庫(kù)，為高烈度區(qū)邊坡的支擋結(jié)構(gòu)選型提供依據(jù)。
　　(2)錨索框架梁在靜力條件下的變形特性及設(shè)計(jì)方法
　　利用離心機(jī)模型試驗(yàn)和FLAC3D數(shù)值計(jì)算得出了錨索框架梁上的土壓力和彎矩分布規(guī)律，在錨索作用點(diǎn)

4、位置附近存在著較大的正彎矩，土壓力在梁中部位置較大，兩端則相對(duì)較小，因此不能簡(jiǎn)單的將地基反力視為均勻分布或線性分布以進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。同時(shí)，邊坡巖土體（地基）材料和錨索錨固力的不同對(duì)框架梁受力情況存在著較大影響。Winkler初參數(shù)法能較好地反映錨索框架的實(shí)際工作狀態(tài)，推薦在框架梁的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)優(yōu)先采用。
　　(3)巖錨體系在動(dòng)態(tài)荷載作用下的粘結(jié)特性
　　設(shè)計(jì)并完成了10組室內(nèi)錨固系統(tǒng)的動(dòng)力加載試驗(yàn)，分別測(cè)得錨固體系粘結(jié)面上的應(yīng)變

5、和錨頭位移，得出了加載周期降低會(huì)引起體系的極限承載力下降，提出了錨固體系破壞分為彈性變形階段、界面初期脫粘階段、截面脫粘發(fā)展階段和界面完全脫粘階段，并基于破壞過(guò)程中不同階段的臨界位移給出了巖錨體系設(shè)計(jì)的位移控制原則。
　　(4)預(yù)應(yīng)力錨索框架梁加固邊坡的抗震機(jī)理
　　通過(guò)錨固邊坡的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，得到邊坡體內(nèi)部的加速度、位移分布規(guī)律，錨索軸力和框架梁上位移的分布特性，發(fā)現(xiàn):①邊坡體內(nèi)部的變形與框架梁面上的變形不一致，這是因?yàn)?/p>

6、在框架梁的加固下，地震雖然使邊坡淺表層出現(xiàn)掏空、滑塌的現(xiàn)象，但邊坡整體穩(wěn)定性仍然較好;②在低烈度地區(qū)按現(xiàn)有的錨索受力均攤原則可滿足要求，但對(duì)于高烈度地區(qū)的錨固體系設(shè)計(jì)應(yīng)考慮對(duì)邊坡上、下區(qū)域進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，以達(dá)到設(shè)計(jì)的合理、安全。
　　(5)預(yù)應(yīng)力錨索框架梁抗震設(shè)計(jì)方法
　　利用FLAC3D數(shù)值軟件計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，推導(dǎo)了考慮水平向、豎向地震加速度和水共同作用下錨固邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算方法，依據(jù)集中質(zhì)量法