錨索框架梁加固邊坡的靜動模型試驗及抗震設計方法.pdf

1、巖土錨固是通過埋設在地層中的錨桿，將結構物與地層緊緊地聯(lián)鎖在一起，依賴錨桿與周圍地層的抗剪強度承受結構物傳遞的拉力或使地層自身得到加固，以保持結構物和巖土體的穩(wěn)定。作為一種經(jīng)濟、有效的方法，巖土錨固技術已廣泛應用于邊坡穩(wěn)定等工程。通過對“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，但是對于此種結構，目前國內(nèi)外在靜力設計方面已開展了大量的研究，而對抗震機理的研究較少，這也使得這一工程結構

2、類型在抗震方面的運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)查結果，設計并完成了土工離心機模型試驗、巖錨體系動態(tài)拉拔試驗和大型振動臺模型試驗，論文成果不僅完善了錨索框架梁的靜力設計和抗震設計方法，而且對路塹高邊坡的加固設計具有重要的參考價值。本論文取得的主要成果和結論有:
　　(1)汶川震區(qū)公路路基及邊坡震害調(diào)查
　　對“5.12”汶川地震四川、甘肅、陜西地震災區(qū)國省干道和部分縣鄉(xiāng)道路約7081km進行了詳

3、細調(diào)查，總結了路塹邊坡震害與震中距、巖土類型、邊坡高度、坡角、斷裂帶夾角的關系:發(fā)現(xiàn)了未防護的邊坡震害與坡高有正相關關系，有防護的邊坡與邊坡高度的關系不明顯，得出了根據(jù)邊坡的巖性、風化程度等選擇不同的防護措施，豐富了震害調(diào)查資料數(shù)據(jù)庫，為高烈度區(qū)邊坡的支擋結構選型提供依據(jù)。
　　(2)錨索框架梁在靜力條件下的變形特性及設計方法
　　利用離心機模型試驗和FLAC3D數(shù)值計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

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，兩端則相對較小，因此不能簡單的將地基反力視為均勻分布或線性分布以進行簡化計算。同時，邊坡巖土體（地基）材料和錨索錨固力的不同對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際工作狀態(tài)，推薦在框架梁的設計計算時優(yōu)先采用。
　　(3)巖錨體系在動態(tài)荷載作用下的粘結特性
　　設計并完成了10組室內(nèi)錨固系統(tǒng)的動力加載試驗，分別測得錨固體系粘結面上的應變

5、和錨頭位移，得出了加載周期降低會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，并基于破壞過程中不同階段的臨界位移給出了巖錨體系設計的位移控制原則。
　　(4)預應力錨索框架梁加固邊坡的抗震機理
　　通過錨固邊坡的振動臺模型試驗，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，這是因為

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，但對于高烈度地區(qū)的錨固體系設計應考慮對邊坡上、下區(qū)域進行分區(qū)設計，以達到設計的合理、安全。
　　(5)預應力錨索框架梁抗震設計方法
　　利用FLAC3D數(shù)值軟件計算結果驗證了振動臺模型試驗結果的可靠性，推導了考慮水平向、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)計算方法，依據(jù)集中質(zhì)量法