8字形抗滑桩承载性能研究

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在大型滑坡治理工程中,支护是主要的治理措施,其中抗滑桩为最常用的支护结构之一。抗滑桩结构简单,支护能力强,理论成熟,可靠性高。抗滑桩的截面形式主要有圆形抗滑桩与矩形截面抗滑桩。相同截面面积条件下,方桩的抗弯能力更强;但圆桩便于机械化施工,施工速度更快,施工过程更安全。对于一些已出现滑坡征兆的应急工程,矩形桩施工速度慢、风险高,而圆桩虽然施工便捷、安全,但承载效能低。在此背景下,8字形抗滑桩这种新型抗滑支挡结构应运而生,其由机械成孔,相同截面面积下,能抵抗更大的滑坡推力,将圆桩与矩形桩进行优势联合,具有巨大的应用潜力。本文运用数值模拟和理论研究相结合的方法,对8字形抗滑桩的应力分布、位移及其承载能力进行研究,并与圆桩、矩形桩等进行比较,其研究的主要内容及相关结论如下:(1)运用ABAQUS数值模拟软件对矩形桩进行模拟,分析应力分布形式、位移随荷载的演变过程及承载能力。(2)研究发现,矩形截面抗滑桩的极限位移随着截面尺寸的增大而减小,脆性增大,延性降低,即极限承载力与变形能力之间负相关;其破坏模式主要为剪压破坏,破坏位置位于距桩底0.357)~0.407)(7)为桩长)处。(3)通过引入抗弯效能系数理论公式,利用抗弯效能系数评价抗滑桩的抗弯性能。对比发现8字形抗滑桩的理论抗弯性能要优于圆桩与方桩,但略低于矩形桩(长宽比为2∶1),8字形抗滑桩的最优圆心距L为0.8d。(4)在相同横截面积条件下,8字形抗滑桩较圆桩有较小的位移与更好的承载能力;在相同横截面积条件下,8字形抗滑桩比矩形截面抗滑桩(高宽比为1.4:1)的极限承载力低,约比矩形截面抗滑桩(高宽比为1.4:1)低14%左右。(5)研究表明,圆心距L的变化对8字形抗滑桩极限承载力有较大影响,8字形抗滑桩(圆心距L=0.8d)的极限承载力比8字形抗滑桩(圆心距L=0.5d)约提高16.7%;在相同配筋率条件下,随着圆心距L的增大,8字形抗滑桩破坏特征有从适筋破坏转换至超筋破坏的趋势,但降低配筋率可以较好的改善这一恶性趋势,也就是说,保持适筋破坏特征条件下,圆心距L与配筋率ρ之间在一定范围内存在负相关性。
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