预应力锚索钢筋砼结构在滑坡稳定中的应用研究

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会预应力锚索钢筋砼结构在滑坡稳定中的应用研究赵占彪李平，(内蒙古农业大学，呼和浩特010018)摘要：分析了预应力锚索制筋砼框架结构在防止岩土体滑动变形中的内力计算及截面设计，采用本方法可方便地计算地粱的内力．将框架结构分解为单梁，按温克尔假定和弹性半无限长梁计算单梁的弯矩和剪力，在岩土体和张拉力不垂直结构平面的情况下进行了截面和配筋设计，结合工程实例进行了验算。结果表明，采用本方法是较为适用可操作的方法。关键词：预应力锚索，钢筋砼框架结构，内力计算，配筋计算1、前言在土木建筑、水利、交通、采矿等行Nk的工程实

2、际中经常遇到高陡坡边在开挖后岩土体发生边坡失稳等现象，多数工程技术人员采用抗滑桩⋯或预应力锚索钢筋砼结构来加固边坡。由于预应力锚索钢筋砼框架结构具有使岩土体整体稳定，且工期短、机械化程度较高、施工安全可靠、外形美观等特点，因此在各行业的1=程建设中广泛采用。在抗滑性的设计计算中已有较成熟的方法，收到了很好的效果。同时预应力锚索钢筋砼框架的结构型式，尺寸布置也多种多样，各具特色。本文考虑框架结构在土体及张拉力不垂直结构平面的情况下，预应力锚索框架结构的内力计算和截面及配筋设计，即将框架结构分解为纵梁和横粱，按温克尔(winkler)假定计算单

3、粱的弯矩、剪力从而进行结构的截面和配筋设计[2]。2、框架结构的内力计算2．1预应力锚索钢筋砼的结构型式芦■竺■d《图1框架结构图图2锚索孔位置如图l所示，它由3根纵粱和3根横梁组成。在纵横梁的交点处设有锚索，通过锚索将框架固定于坡面同时加固坡体。在纵横梁的两侧均有外伸部分，其框架内的坡面可种植、绿化，起到坡面的防护作用。2．2内力计算2．2．1建立理想的力学模型、(1)根据作用与反作用定律，框架结构在锚索张拉力和自重作用于坡体时，坡体对框架结构的反作用力按winkler假设计算即q=ky，其中k为地基的基床系数，y为坡面在结构压力作用下沿

4、垂直于底面方向工业建筑2007增刊1807噜叫瘟第七届全国现代结构T程学术研讨会的位移．q为岩土体对结构的反压应力。(2)由于纵、横梁在张拉力(该力远远大于自重)作用下产生的扭转效应甚微，故可将纵横粱交点处简化为铰支连接。(3)由于框架结构与岩土地基的相对刚度相差较大，故认为框架纵横梁属弹性地基粱。2．2．2受力分析．(1)作用于框架纵、横梁上的外力主要是：锚索张拉力、梁下岩土体的反压力、地梁自重和梁底摩擦力。由于后两者相对前者很小。故只取锚索张拉力T和岩土体对梁的反压力q，此时纵梁横粱均认为在q作用下的连续梁。<2)考虑到对滑体的稳定有利

5、，、可将张拉力T的作用方向设置在与垂直于框架结构平面方向成一定角度，取d=20。；见图2所示。、2．2．3计算方法1将拉架结构分解为纵梁和横梁分别计算。纵横粱和地基应满足力学相容关系，即静力平衡和变形协调”。。得如下方程：P=rcOs口只+B=P{。={t式中丁一锚索张拉力设计值：P—垂直于框架结构平面方向的张拉分力只；只—作用于纵横梁上的力：(1)(2)(3)，1；，2一纵横梁在交点处的挠度；为简化计算，假定纵梁与横梁均按半无限长梁处理，计算图式如图3所示。在荷载P作用下，地基产生反力g(x)如图3(a)所面。同时日(工)又使地基产生沉陷

6、，如图3(b)。沉陷量可根据弹性理论中弹性半无限平面体的界面上受集中力的公式求得，计算图式如图3(c)所示。界面上任一点相对于基点的沉降量卯(工)为：一脚(z)=酱1n{，‘(4)式中Eo为地基的弹性模量。由(4)式可求出图3(b)中qO+r)引起的沉降量即础)_剞厂q(善+p)1n冲+r口(善一p)l矗炒】，(5)一式中引用了无因次坐标善=J，z，p=r／z，，7=j，f，出=z咖．地基反力q(z)按如下方法计算，将地基反力q(手)用无穷级数表示，计算中只取前11项，即q(善)=％十q孝+％f2+％尹+⋯+q。参”(6)．可(善)应满足图

7、．3(a)中地粱的平衡条件：∑乃=o和∑M=o。将式(6)代入这2个平衡条件工业建筑2007增刊第七届全国现代结构丁程学术研讨会可得出含系数口．的2个方程。’地粱的挠曲方程为!丢粤=告卜q(≠)】：(7)。、将式(6)代入式(7)求出，(善)，再将式(6)代入式(5)求出甜(孝)，令叫善)=，(≠)，根据孝幂次相同的系数相等，可得出％的9个方程，这样连同上两个方程共11个方程，则可求出q。的11个系数，由此可求出地基反力口(曲即可计算出弯矩、剪力，计算时可编制程序很方便地完成计算。E曼P瀹芹钔$O—L-向卜堑fLILI／图3弹性半无限体的计

8、算模式叫1。净3、工程实例计算’某工程地处丘陵地带，坡体表层为黄土状粉性土，其下主要为黄灰色的砂质泥岩，地层产状为355。～zo。么12。～16。，滑坡后缘产状3556～345。