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      邊坡滑動對樁體的變形影響研究

      2017-05-16 12:12:05張俊陳大維
      山東工業(yè)技術(shù) 2017年9期

      張俊++陳大維

      摘 要:基于ABAQUS有限元軟件,結(jié)合強(qiáng)度折減技術(shù)的有限元法,考慮樁頭自由和加錨約束兩種工況,研究邊坡滑動對樁體的變形特點。研究表明,當(dāng)對樁頭施加錨定約束后,能有效降低樁身彎矩,節(jié)約樁身設(shè)計費用,為工程建設(shè)提供了合理幫助。

      關(guān)鍵詞: ABAQUS;強(qiáng)度折減;邊坡滑動;加錨

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.225

      0 前言

      為了有效防治滑坡災(zāi)害,同時又能充分利用有限的土地資源,抗滑樁已受到巖土工程界的廣泛關(guān)注[1]??够瑯毒哂锌够芰?qiáng)、適用范圍廣、施工安全便捷、工程量小,不易惡化滑坡環(huán)境且能有效核實地質(zhì)條件等優(yōu)點,在邊坡加固中得到了廣泛應(yīng)用[2]。

      在對工程中的抗滑樁加固邊坡進(jìn)行分析時,由于極限平衡法的局限性,未能考慮樁土相互作用的影響,使得計算結(jié)果合理性和可靠度受到質(zhì)疑[3]。本文采用基于有限元軟件ABAQUS的強(qiáng)度折減法,考慮樁頭自由和樁頭鉸接兩種工況,分析其不同工況下的樁體變形特點,從而為工程建設(shè)提供有效的參考。

      1 計算模型與材料參數(shù)

      模型尺寸采用文獻(xiàn)[4]Wei等(2009)中的典型邊坡算例。邊坡相關(guān)尺寸如下:邊坡比1:1.5,坡高10.0m,坡前緣長度10.0m,坡后緣長度15.0m,邊坡體水平長度15.0m,地基深度為10.0m,分為土層和巖層兩部分,巖層厚度為5.0m。對上述邊坡模型采用抗滑樁,取樁徑D=1.0m,樁間距S=3.0m,樁長13.0m,位于邊坡中部,嵌入巖層2.5m,樁底采用固定約束模式??够瑯杜c邊坡土體參數(shù)如表1。根據(jù)對稱性,本文取計算模型寬度為0.5S,建立分析模型,如圖1。

      2 計算結(jié)果及其分析

      基于強(qiáng)度折減有限元法計算采取加固措施的邊坡,以有限元數(shù)值計算不收斂為判據(jù),考慮樁頭自由和加錨鉸接兩種不同工況,分別計算邊坡穩(wěn)定性,獲得兩者工況下的安全系數(shù)分別為1.578和1.584。

      為了研究邊坡土體破壞過程對抗滑樁產(chǎn)生的影響,分析當(dāng)折減系數(shù)F=1.50時的抗滑樁沿樁身的彎矩分布。

      當(dāng)樁頭自由時,樁身彎矩最大值出現(xiàn)在樁頭以下約10m附近,其值約為1100kN·m;當(dāng)樁頭加錨約束時,樁身彎矩最大值出現(xiàn)在樁頭以下6m附近,其值約為200kN·m,對比分析可見,當(dāng)折減系數(shù)相同情況下,樁頭自由時所得彎矩值更大,當(dāng)樁頭約束后,樁身彎矩得到顯著降低并且分布更加均勻合理。

      因此對樁頭加錨約束后,能夠大幅度降低樁身彎矩,降低樁身設(shè)計費用,能為工程建設(shè)提供有效建議。

      參考文獻(xiàn):

      [1]趙明階,何光春,王多垠.邊坡工程處治技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2003.

      [2]鄭穎人,陳祖煜,王恭先等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.

      [3]年延凱.樁-土-邊坡相互作用數(shù)值分析及抗滑樁設(shè)計計算方法[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,2014.

      [4]Wei W B,Cheng Y M. Strength reduction analysis for slope reinforced with one row of piles [J].Computers and Geotechnics,2005,32(08):304-315.

      作者簡介:張俊(1991-),男,碩士,研究方向:港口工程結(jié)構(gòu)與巖土工程。

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