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原文传递圆形组合桩与方形桩抗滑等效关系研究

论文题名：	圆形组合桩与方形桩抗滑等效关系研究
关键词：	公路边坡;滑坡治理;圆形组合桩;方形桩;抗滑能力
摘要：	目前，我国经济、技术发展均取得了令人瞩目的成绩，国家时刻不忘共同富裕的宏伟目标，致力于促进西部地区发展。然而，西部地区气候多变，地势险峻，地质条件复杂，频发的边坡灾害给公路修建工作带来了巨大阻碍。因此，川西高原的边坡治理一直是岩土工程领域的热点话题。　　为了了解不同抗滑桩桩型的作用机理以及它们之间的抗滑等效关系，本文首先基于弹性构件弯曲变形理论、几何相似理论、微分学理论，推导了弹性桩阻滑段在抵抗滑坡推力过程中桩身受拉、受压变形差异，然后根据欧拉-伯努利梁理论计算任意截面的弯矩、剪力和位移。再结合锚固段现有弹性地基梁计算法，通过变形协调方程进行组合，得到了h型组合桩的内力和变形计算模型。随后以四川省汶川至马尔康高速公路K93+890—K94+160段为依托，开展了单排圆形桩、单排方形桩、h型组合桩室内滑坡模型试验以及有限元数值模拟。通过试验现象、位移计、应变片和土压力盒的采集结果，分析了三种抗滑桩以及隧道模型的受力变形特征。最后结合经济效益，综合分析了三种桩型的抗滑等效关系。因此，本文的研究结果可以为实际工程的设计和建造提供一定的参考价值。主要研究结论如下：　　（1）采用等面积几何属性计算法，圆形桩抗弯能力约是方形桩的0.847倍；采用等面积承载力计算法，圆形桩抗弯能力约是方形桩的0.748倍。　　（2）从不同桩型的作用结果来看：圆形桩的上部坡体、下部坡体、桩顶位移分别是方形桩的1.14倍、1.35倍、1.28倍；h型组合桩的上部坡体、下部坡体、桩顶位移分别是方形桩的0.47倍、0.47倍、0.43倍。　　（3）总体看来，最大弯矩主要出现在滑面附近约2.5倍桩径以及中间横梁附近约1.5倍桩径范围内。与单排方形桩相比：单排圆形桩最大正弯矩和最大负弯矩分别约为单排方形桩的1.19倍和1.16倍；h型组合桩后桩最大正弯矩降低约16.7%-33.7%，后桩最大负弯矩降低约10%-22%；前桩最大正弯矩降低约54.9%-74.7%，前桩最大负弯矩降低约31.9%-34.7%。　　（4）经过抗滑桩治理，单排方形桩土压力降低58%，单排圆形桩土压力降低47%，h型组合桩土压力降低73.5%。根据土压力分担比来看：h型组合桩后桩分担66.32%，前桩分担33.68%。　　（5）根据隧道模型的验证结果来看：相对于单排方形桩而言，单排圆形桩对滑坡模型的治理效果最差，最大弯矩和最大土压力分别增加约12.6%-31.6%和25.2%-35.1%；h型组合桩对滑坡模型的治理效果最好，最大弯矩和压力分别降低了28.3%-58.3%和25.8%-31.4%。　　（6）从建造效益来看：单根圆形桩的建造费用约为单根方形桩的0.985倍，单根h型组合桩的建造费用约为单根方形桩的1.855倍。在不考虑其他因素的影响前提下，机械成桩的挖孔效率约是人工挖桩的22倍。
作者：	罗波
专业：	建筑与土木工程
导师：	朱宝龙;于贵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南科技大学
学位年度：	2022