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随着公路、铁路等工程建设的快速发展,抗滑桩作为一种广泛应用的支挡结构,其发展也日渐成熟。但目前还存在以下缺陷:成桩方式为人工挖孔,施工的机械化水平低;人工挖孔劳动强度大,而且存在安全隐患;现有的机械化成桩,一般是圆形截面桩,由于截面配筋以及截面形状的限制,承受横向荷载的能力低;传统的抗滑桩材料消耗量大,需进一步优化才能满足节能要求。 考虑到上述缺陷,本文结合机械成槽施工技术,提出了组合板式复合抗滑结构。其优越性体现为:实现了截面优化,即由矩形、圆形截面变为“门”、“工”字形等截面,减少了材料的使用;截面宽度大,充分利用了岩土体侧向承载力;施工可采用机械作业,降低了劳动强度,缩短了施工工期,避免了安全风险。 本文主要工作包括: 1.提出了四种组合板式复合抗滑新结构类型:“门”字型组合结构、半腹板-未连接“工”字型组合结构、通长腹板-未连接“工”字型组合结构、通长腹板-连接“工”字型组合结构。其中“门”字型组合结构由竖直立板和水平横板连接而成,立板为穿过滑面锚固于稳定土层或岩层的钢筋混凝土板,垂直坡体滑动方向设置前后两块,分别为外板、内板;横板与两立板顶端刚性连接,使结构整体呈“门”字形。“工”字型组合结构在“门”字型结构上设置腹板,相当于顶部横板连接的“工”字型结构;“半腹板”指腹板设置深度在滑面附近,“通长腹板”指腹板设置深度至锚固段底端;“未连接”是指腹板与立板未刚性连接,仅接触传递荷载,“连接”指腹板与立板刚性连接。 2.针对以上提出的四种组合结构,进行了室内模型试验,研究了新结构的受力特征与变形特征,为理论计算提供一定的依据。 ⑴抗剪能力:“工”字型组合结构大于“门”字型组合结构,通长腹板-未连接“工”字型组合结构大于半腹板-未连接“工”字型组合结构,通长腹板-连接“工”字型结构与通长腹板-未连接“工”字型大小相当。“工”字型组合结构抗剪能力与腹板的设置深度有关,与腹板、立板连接情况关系不大。 ⑵抗弯能力:“工”字型组合结构比“门”字型组合结构强,通长腹板-未连接“工”字型组合结构比半腹板-未连接“工”字型组合结构强,通长腹板-连接“工”字型结构与通长腹板-未连接“工”字型大小相当。“工”字型组合结构的抗弯能力与腹板的设置深度有关,与腹板、立板连接情况关系不大。 ⑶组合结构变形:内板变形以滑面附近为界,滑面以上河侧受拉,以下山侧受拉;外板顶部至顶部以下某位置区域内山侧受拉,该位置至滑面附近某位置区域内河侧受拉,滑面以下区域山侧受拉;横板的变形整体呈上凸的抛物线状,但变形较小,可以忽略。 ⑷通过分析“工”字型组合结构腹板应力随深度的变化规律,推断腹板不一定通长设置,进入滑动面以下一定深度即可。 3.数值模拟 ⑴选取模型试验典型工况,进行了FLAC3D数值模拟反演分析,模拟结果与模型试验结果吻合较好。 ⑵研究表明,当腹板设置深度达结构埋深的0.8倍时,“工”字型组合结构抗变形能力、抗弯能力与腹板通长设置的“工”字型组合结构相当,可得该深度为腹板最佳设置深度。