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我国是一个山地丘陵占地面积极广的国家,近年来,随着经济的快速发展,特别是西部大开发战略的实施,高边坡工程问题的防治成为一个热点和难点。作为一种新型的高边坡支挡结构,预应力锚索桩板墙以其安全可靠,经济适用等特点正被越来越多的工程人员所接受。但是作为新结构,至今还没有公认成熟的设计计算方法,理论研究远远滞后于实际工程应用。
预应力锚索的应用在锚板墙结构中是关键问题之一。但是由于预应力锚固作用机理复杂,影响预应力锚固效果的因素众多,锚索的预应力损失规律至今不甚明朗;另外,由于锚索和桩板以及填土为一个系统的整体工程,锚索和桩板之间的变形协调问题、锚索和填方土压力之间的耦合作用等问题均亟需深入研究。
本文以预应力锚索为主要研究对象,以广西某电厂扩建工程中的护岸边坡高填方锚索桩板墙支挡工程为依托,立足于实际工程中实测的数据,为设计者提供了工程前线第一手资料的同时,对锚板墙结构中锚索应力的变化规律以及施加锚索拉力后桩板墙的水平位移等工程表现进行了系统研究,得到以下主要认识和结论:
(1)将锚索在桩板墙结构中的应用细致划分为数个阶段分别进行研究,主要结论有:
锚索张拉阶段影响预应力损失的主要因素是施工水平,如钻孔顺直度等;锚索锁定时常用的应力损失估算公式与实测结果较为吻合;锚索在锁定后2小时内应力变化曲线基本相同,但应力变化总幅度却有较大差异;锚板墙结构中锚索应力的长期变化特征与普通边坡治理工程中锚索的应力变化走势差别较大。
(2)制作了锚板墙结构中锚索应力的长期变化图,与前人研究结果中曲线划分3个阶段的结论不同,在桩板墙结构中,锚索应力变化经过了六个阶段,分别为:Ⅰ-锚索的预张拉及其应力快速下降阶段;Ⅱ-锚索的补张拉及其应力速损阶段;Ⅲ-震荡下降阶段;Ⅳ-波动平衡阶段;Ⅴ-持续平稳上升阶段;Ⅵ-平衡稳定阶段。这是由于桩墙后填土和锚索力变化是一个相互作用的过程。
(3)对桩板墙结构中锚索的补偿张拉进行了研究,总结出如下规律:
锚索补张拉后短期速降阶段应力损失率降低约40%~60%;若补张拉值小于初张拉值,则补张拉后的损失要更小一些;多次补张拉的效果更加明显。
(4)通过优化计算,验证了前期采用小的锚索张拉力,工程后期荷载需加大时再进行补张拉的优化设计,为拥有后期补张拉条件的类似工程提供借鉴。