考虑嵌固段桩前土体弹塑性变形的锚索微型桩群计算模型研究

摘要

锚索微型桩群在中小型边坡治理及边坡紧急抢险工程中的应用越来越广泛，但现有的计算模型对嵌固段桩前土体塑性变形及桩侧土体受力变形连续性考虑较少。针对这一问题，首先根据锚索微型桩群加固土质边坡的特点，以潜在滑裂面位置为分界线，将微型桩群分为受荷段与嵌固段进行分析。对于受荷段，将桩间土简化为水平土弹簧，有效考虑桩间土力的传递作用；对于嵌固段，采用理想弹塑性p–y曲线分析桩–土相互作用。其次，将冠梁处预应力锚索简化为弹性支座，将其作用力转移至后排桩桩顶，再由桩顶冠梁重分配至各排桩桩顶处，从而达到对桩顶位移的约束作用。最后，以帕斯捷尔纳克（Pasternak）双参数地基梁法为基础，建立考虑嵌固段桩前土体弹塑性变形及桩侧土体受力变形连续性的锚索微型桩群有限差分计算模型，并迭代求解得到该结构的水平位移与内力。利用该计算模型分别对微型桩群与锚索微型桩群加固土质边坡进行算例计算，与试验、数值模拟结果对比分析，验证该模型的合理性，并探讨土体剪切刚度、锚索束及桩径对该锚索微型桩群水平位移与内力的影响。研究表明：嵌固段桩前土体塑性变形及桩侧土体受力变形连续性对微型桩的水平位移与内力有较大影响；随着锚索束的增加，桩身最大正弯矩及水平位移均不断减小，可通过增设锚索束达到控制桩身变形与内力的目的。

关键词

边坡 / 微型桩 / 锚索 / 内力与变形 / 理想弹塑性p–y曲线

基金资助

国家自然科学基金面上项目（51978321）; 甘肃省科技重大专项（23ZDFA007）; 教育部高端人才和创新团队支持计划项目（IRT＿17R51）