渐进式滑坡锚索抗滑桩预应力张拉值计算

摘要

依据渐进式滑坡蠕变特点，现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题，将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合，利用Winkler弹性地基梁理论，优化了锚索抗滑桩桩–锚变形协调条件，考虑桩后土压力渐进变化过程，构建不同工况桩–锚–土协同工作的计算模型，推导了预应力锚索抗滑桩施工阶段初张拉值的计算方法。结合工程算例和有限元软件数值模拟结果，为获取较高精度的计算数值，采用MATLAB软件编译程序进行计算分析。结果表明：1）渐进式滑坡“稳定–蠕动–失稳”阶段性变形特点决定了预应力锚索抗滑桩“空载–加载–满载”三阶段桩–锚动态内力变形过程，明确了各阶段桩后可能存在的土压力模型，单纯进行满载阶段锚索拉力设计不符合渐进式滑坡实际作用机理，进一步证明施工阶段锚索预应力张拉值设计的重要性；2）渐进式滑坡推力由尚未产生的初始空载阶段至完全作用的满载阶段，两阶段并非互相独立存在，二者通过桩–锚变形协调条件相互作用，表明了施工阶段抗滑桩预应力张拉力值大小受满载阶段桩锚内力及变形大小的影响；3）依据渐进式滑坡锚索抗滑桩动态内力变形过程，保证抗滑桩受荷段和锚固段内力大小均衡相等，优化了满载阶段全桩弯矩平衡设计原则，确立了以静止土压力作为施工阶段预应力张拉值设计标准，对比表明，此计算方法优于其余4种现有算法，同时有限元数值模拟结果与本文算法贴合度较高，进一步验证了此计算方法的合理性和可靠性。研究成果可为渐进式滑坡中预应力锚索抗滑桩的设计计算和施工提供技术指导。

关键词

渐进式滑坡 / 锚索预应力 / 桩锚协调变形 / 土压力状态 / 锚索设计拉力

基金资助

中央引导地方科技发展基金项目（22ZY1QA005）; 甘肃省交通运输科研基金项目（2022–028）; 甘肃省交通运输厅科技项目（2021–25）; 甘肃省自然资源厅重点科学技术研究项目（2022–006）; 甘肃省重点研发计划-工业类项目资助（23YFGA0028）