锚杆框架型地梁在边坡加固工程中的有限元分析
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边坡支护工程中格构梁及锚杆的应用研究摘要:锚杆和格构梁作为应用于道路边坡进行加固防护的新型技术方案,利用该方案的主要原因是锚杆和格构梁的一起应用能够形成独特的结构受力特征,所以能够有效地保证边坡的稳定性。
本文将简要介绍了锚杆和格构梁,然后先后阐述了锚杆和格构梁的内力计算以及分析方式、边坡加固设计,最后告诉相应的工作人员在实际的施工过程中应该着重注意工作事项。
关键词:格构梁;锚杆;边坡支护工程;应用研究一、锚杆、格构梁简介锚杆和格构梁的组合形式是一种新型的支护工作的加固方案,该方案的运用主要是通过将格构梁放入且固定到土体岩层的锚杆中进行联动使用,所以在工作人员实际的应用过程中不会出现因为一根锚杆或多个锚杆由于多种因素而导致失去其固定作用造成整个支护工程出现相应的安全问题。
只要能够在锚杆和格构梁之间的区域内形成相应的压应力,那么就能够彻底地改变土体的实际受力情况。
因此,施工人员可以利用锚杆的抗拔力来控制边坡不会出现不稳定以及变形的情况。
这种方式相比普通的加固方案能够利用的结构形式更多。
格构梁所需的占地面积比较少,能够合理地解决不稳定岩层的下滑情况,注重突出边坡的绿化,具有一定的防护效果,有利于工程环境和水土的保持。
锚杆格构梁的施工流程主要是先搭建脚手架,测量一下放线,在确定孔位,之后就应该运用钻机,调整好角度之后就可以进行钻孔、清孔。
在完成锚杆的安装之后就可以注浆,制作格构梁了。
二、锚杆、格构梁的内力计算以及分析方式(一)锚杆格构梁加固边坡的作用机理相应的工作人员在实际的施工过程中,可以运用锚杆和格构带有的防护效果来对边坡出现的问题进行合理的治理。
在此过程中,工作人员需要对锚固力进行适当的荷载力加载,使在边坡滑动面上产生的荷载力能够经过锚头直接传输到锚杆的自由段中,从而确保工作人员在施工过程中不会出现土体受到一定的外界荷载力而出现破裂的情况。
为了保证边坡土体的稳定情况,那么工作人员就应该利用锚固段水泥砂浆与外界之间的作用力而形成的握裹力,使锚杆能够实现与土体的密切连接,从而对边坡土体产生一个内部的作用力,更好地保证边坡的稳定状态[1]。
锚杆加固机理及其在边坡工程中的应用一、引言岩土工程中的锚固技术是应用锚杆或锚索对岩土体进行加固,可充分地发挥岩土体自身稳定能力,是一种对原岩扰动小、施土速度快、安全可靠以及经济有效的加固手段,在水利水电、铁路交通、城市建设、地下工程、国防建设和采矿工程等行业中得到了广泛的应用,并获得巨大的成功,取得了良好的经济和社会效益。
锚固技术的发展和应用是现代岩土玉程的一个重要标志,目前锚固技术的发展正处于方兴末艾的时期,锚固理论的深入探讨和研究,对推动岩土工程领域的发展有着极其重要的意义。
岩土工程中所使用的锚杆是一种安设在岩土层中深部的受力杆件,它的一端与工程建筑物相连,另一端锚固在岩土层中,必要时对其施加预应力,以承受土压力、水压力或风载荷所产生的拉力,用以有效地承受结构载荷,防止结构变形,从而维护结构建筑物的稳定。
二、边坡工程中锚杆支护的发展目前而言,国内外很多学者都侧重于研究加锚节理岩体的模拟计算方法。
英国的Pande 等人侧重研究了加锚节理岩体的模拟计算方法;Egger对加锚岩体的力学性质作过大量的实验研究;马来西亚的L. P. Yap在1984年利用有限单元法分析了在拉拔力作用下岩体注浆锚杆的荷载传递机理,并且指出了锚杆侧剪应力的均匀分布假设是错误的。
印度的K. G. Sharma (1988年)采用等效介质的方法应用粘弹塑性理论分析了锚杆在岩质边坡中的加固机理。
韩国的T. F. Cho (1993年)提出了与节理单元配合使用的二维锚杆离散模型。
加拿大的 B. Benmokran (199年)利用室内模型实验分析了锚杆的抗拔机理;瑞典的C. Li (1999年)针对锚杆安装在均匀变形岩体中、受拉拔力作用和节理的张开作用三种情况,分别提出了相应的锚杆分析模型,并探讨了锚杆在三种情况下的应力分布和变形特点。
GargeV. k. (1991年)对节理岩体的锚杆提出了大变形的有限元分析方法;我国浙江大学的杨延毅、中科院武汉岩土研究所的朱维申、李术才从断裂力学的角度分析了锚杆对裂隙岩体的加固机制。
预应力锚索格构梁加固边坡的破坏分析摘要摘要:预应力锚索格构梁是一种主动支挡结构,因其占地空间小、安全可靠、结构轻盈、施工方便等优点在边坡加固和滑坡整治工程中得到了广泛的运用。
这种加固措施因锚索受预应力作用,增加可能滑动面上的抗滑力,达到稳定边坡的目的。
同时,因格构梁有更大的整体刚度,且与地表接触面积大的优点,让滑坡面的受力更加均匀,起到很好的表层护坡作用。
因此,预应力锚索格构梁不仅保证了坡体深层的加固,而且可以作为表层护坡。
鉴于预应力锚索格构梁目前在工程中的大量应用,本文对该技术的理论基础以及优化设计方面进行了一些探讨。
本文的研究是基于芒瑞大道工程中的预应力锚索格构梁支护工程,结合理论分析和数值模拟,对该边坡的预应力锚索格构梁支护方案进行了优化设计。
首先查阅相关文献资料,分析了格构梁的作用机理与受力阶段,探讨了四种预应力锚索格构梁的破坏类型,分别为锚头处破坏、锚索破坏、框架破坏和整体破坏。
针对不同的破坏类型,提出其破坏原因及其相应的避免措施。
接着介绍了格构梁的几种内力计算模型及锚索的设计计算方法,选用连续梁法和文克尔弹性地基法分别对格构梁的简化模型进行内力计算,对比分析得出文克尔地基模型计算的弯矩、剪力值均大于连续梁法,其值更接近于实际情况。
文克尔地基模型上任意点的变形只和该点所受荷载有关,而和周围其他荷载作用基本无关,该模型通常在岩层较破碎、强度低且弹性较弱的边坡中运用较多。
根据所选边坡工程的地质工况,运用MIDAS-GTS有限元软件建立边坡土体、预应力锚索和格构梁的三维模型,对边坡在降水与地震作用下时的位移、应力状况进行模拟分析,结果表明其安全系数k值在稳定范围之内,原有设计方案比较合理。
之后用有限元对锚索参数进行优化,得出本文所选岩质边坡,锚索直径取110mm,锚索的锚入角度在22?,预应力值为110kN时,锚索对边坡的加固效果最理想。
用理正岩土对格构梁的间距及截面尺寸进行优化后表明:格构梁间距在3.5m、截面尺寸选取0.45m*0.45m时工程的经济效益最高。
锚杆支护边坡的有限元比较分析摘要:边坡支护措施的效果评价往往通过安全系数的提高程度来衡量,本文利用Midas试用版结合强度折减技术,进行了典型边坡在天然状态以及锚杆支护状态下的安全系数以及塑性区云图,定量地比较了锚杆支护的效果,为边坡工程治理提供支持。
关键词:土坡稳定分析有限元锚杆安全系数众所周知,边坡的稳定性问题是土木工程中十分重要的问题之一,在高速公路建设、水利大坝及矿山开挖等工程中的边坡失稳给我国经济建设带来了不可估量的损失。
边坡稳定性分析的方法主要包括极限平衡方法[1]、极限分析方法[2]、以有限元为代表的数值分析方法[3]等三大类。
极限平衡方法引入的假定较多,不能考虑土体之间的变形对稳定性分析的影响;目前在复杂边界条件下的复杂边坡通常应用有限元等数值方法进行计算,通过强度折减技术[4]得到边坡临界状态的安全系数和塑性区云图。
边坡加固措施中,锚杆支护是常用的措施之一。
锚杆支护包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式,即在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆),依赖拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载[5]。
本文对一天然状态下不稳定的边坡进行了锚杆支护的有限元分析,得到了有意义的结论。
1 有限元强度折减技术在有限元计算中,选用不同的折减系数按照式(1)改变材料的参数,通过多次试算找到“濒临破坏”的极限状态,“濒临破坏状态”时的折减系数即为安全系数。
式(1)中与分别是岩土体折减前后的粘聚力,与分别是岩土体折减前后的内摩擦角,为岩土体的折减系数。
强度折减法实质上与极限平衡法是一致的,均将安全系数定义为沿滑动面的抗剪强度与滑面上实际剪应力的比值。
有限元强度折减法的大体思路为:首先选取初始折减系数(通常取1.0),将粘聚力和内摩擦角同时除以初始折减系数,将折减后的参数作为输入进行有限元计算,若程序在用户指定的收敛准则下收敛,则土体仍处于稳定状态,然后继续增加折减系数,直至达到临界状态为止,此时的折减系数即为边坡的抗滑稳定安全系数,此时的滑移面即为实际滑移面,除此之外,基于有限元计算的分析结果还能得到土体的位移、应力、应变能指标拱设计者参考。
浅谈锚杆格构梁在边坡支护中的应用发表时间:2020-05-22T09:42:37.313Z 来源:《建筑实践》2020年3期作者:赵杨杨田永科冯庆[导读] 格构梁锚杆体系是一种将格构梁护坡与锚固工程相结合形成的抗滑支挡结构摘要:格构梁锚杆体系是一种将格构梁护坡与锚固工程相结合形成的抗滑支挡结构,它既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡,是治理边坡的一种有效措施,具有布置灵活、结构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点,格构内可进行挂网喷砼、植草绿化和防护,同时,该方法造价较低、施工工期短、边坡变形小,安全可靠,使其在土质边坡支护工程中得到了广泛应用。
关键词:格构梁;锚杆;边坡支护;土质边坡一、引言锚杆格构梁体系是一种组合式的边坡支护加固结构,在该结构中,格梁的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给锚杆或锚索,然后通过锚索传递给稳定地层,从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。
而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。
通过格构梁将嵌入岩层的加固锚杆进行联动协作,体系不会因为一根或几根锚杆在其他因素干扰下失去加固作用而导致整个支护工程受到影响。
在锚固与格构梁区域,利用锚杆的抗拔力控制边坡失稳和变形,改善了土体的受力,能有效控制不稳定岩层的下滑,同时通过格梁内植草绿化,产生护面效果,有利于环境和水土保持,实现了防护工程的实用与美观的统一。
二、工程概况案例项目地位于广州市花都区狮岭镇山前大道,地形起伏较大,西部为一小山包,西北部有一游泳池,地势为西部高,东部低平。
由于设计要求,需要对西侧边坡进行切坡处理,切坡高度较高(距基坑顶最大标高17.2m),坡长约170m,坡度大于45度,坡底距离拟建建筑物基坑边线不足2m,为土质边坡。
1.工程地质条件根据地勘报告,场地内岩土体主要有人工填土层,冲洪积土层,坡积土层,残积土层,石炭系碎屑岩,由上至下按层序分述如下:人工填土层(Qml):以素填土为主,部分为耕土,呈灰褐、褐黄色或深灰色,结构松散,均匀性差,场地分布普遍。
锚杆格构梁技术在边坡治理中的应用[摘要]格构锚杆(索)结构是一种将格构梁护坡与锚固工程相结合形成的抗滑支挡结构,它既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡,是治理边坡的一种有效措施,适合土质边坡、松散堆积体边坡的治理。
本文通过以某道路边坡为实例,阐述格构锚固结构在边坡治理的设计实施过程,取得了满意的结果。
[关键字]锚杆锚索格构梁边坡治理1工程概况工程区位于广州市萝岗区某路段两侧,该段处边坡为公路的修建公路过程中所形成,边坡最高达18m的,边坡最陡处大于60°。
2010年5月广州连降大雨,导致该路段多处发生崩塌及小规模滑坡等地质灾害。
该场地坡脚道路宽度约为5m,宽度较小,因此任何小规模的地质灾害均可导致道路掩埋,交通中断。
目前,该道路两侧局部边坡采用浆砌毛石挡墙支护,挡墙宽度约为1~1.5m,挡墙厚度不大,仅作为护面用,其余坡面未采取任何支护,根据现场查勘,边坡大部分裸露,局部坡率较陡,属于土质边坡,在雨水侵蚀下很可能再次发生滑坡或崩塌等地质灾害,因此必须对该边坡进行专项治理。
边坡治理范围为公路两侧各外扩10m,治理长度约170m,支护高度约7.0~18.0m。
2工程地质条件2.1地形地貌工程区位于鹅山西侧,丘陵地带,原始地形为南北向冲沟,冲沟两侧平均地形坡度为35°,工程区最高地面高程位于场地的西侧高程为177.7m,最低点位于场地北侧地面高程为121.7m,地形高差达56m。
后由于公路的修建公路两侧形成最高达18m的人工边坡,边坡最陡处大于60°。
2.2地层岩性边坡地段的地层可分为第四系残积层Qel、下伏基岩为加里东期花岗片麻岩γcδ。
各岩、土层特征分述如下:(1)第四系残积层。
砂质粘性土:褐黄色,褐红色,片麻岩风化残积而成,稍有光泽,无摇震反应,干强度高,韧性中等,局部揭露夹有砂。
主要物理指标平均值为:w=22.8%,e=0.742,IL=0.1,平均标准贯入为24.8击。