文档名：螺旋钢桩加固边坡抗滑承载特性研究
摘要：目前,针对螺旋钢桩加固边坡问题,其桩土作用机制及抗滑承载特性研究较少,限制其推广应用.因此,基于FEM和桩与边坡解耦设计分析方法,提出一种适用于螺旋钢桩加固边坡模型的简化方法,并对简化模型桩-土相互作用的模拟效果和抗滑力计算准确度进行验证,随后分别建立螺旋钢桩和等直径钢管桩有限元模型,对比分析其各项受力性能,揭示螺旋钢桩的受力模式.研究结果表明:通过该简化方法计算出的桩顶位移值与现场实测值、滑面处弯矩峰值结果相差均在10%之内,在产生相同抗滑力下,简化模型与三维桩土模型的桩顶位移差值在5%以内,说明此简化方法模拟精度可满足要求.在抗滑承载特性方面,当桩顶产生5cm位移时,螺旋钢桩较圆型桩抗滑力提高15%;产生相同的抗滑力时,螺旋钢桩顶位移较圆型桩顶位移减少22%.螺旋钢桩在承受滑坡推力时,首先通过桩身挠曲抵抗滑坡推力,随着滑坡位移不断增大,螺旋叶片与周围土体产生的摩擦和挤压作用不断增强,处于滑动剪切区的叶片发生翘曲变形,通过形成反弯矩作用抵抗滑坡推力.平行滑动区与锚固区的叶片在轴向产生相对位移,调动螺旋叶片产生端阻力,并将其传递至滑面以增大抗滑力,由此改变桩周土体位移场与应力场的分布,增强桩土协同工作能力,并起到良好的应力扩散与传递作用.研究成果可为螺旋钢桩的承载特性计算与加固设计提供借鉴.
Abstract：Atpresent,studiesonthepile-soilmechanismandanti-slidingbearingcharacteristicsofspiralsteelpilesforslopereinforcementarerare,whichlimitstheirpopularizationandapplication.Therefore,basedontheFEMandthepile-slopedecouplingdesignanalysismethod,asimplifiedmethodsuitableforslopemodelsreinforcedwithspiralsteelpileswasproposed,andthesimulationeffectsofthesimplifiedmodelpile-soilinteractionandtheaccuracyoftheanti-slidingforcecalculationwereverified.Then,finiteelementmodelsofspiralsteelpilesandequal-diametersteelpipepileswereestablished,andtheirmechanicalpropertieswerecomparedandanalyzedtorevealthestressmodeofspiralsteelpiles.Theresultsshowthatthedifferencebetweenthedisplacementvalueofthepiletopcalculatedbythesimplifiedmethodandthefieldmeasuredvalueandthepeakvalueofthebendingmomentattheslidingsurfaceiswithin10%.Moreover,underthesameanti-slidingforce,thedisplacementdifferencebetweenthesimplifiedmodelandthethree-dimensionalpile-soilmodeliswithin5%,indicatingthatthesimulationaccuracyofthissimplifiedmethodcanmeettherequirements.Intermsoftheanti-slidingbearingcharacteristics,whenthepiletopexperiences5cmofdisplacement,theanti-slidingforceofthespiralsteelpileis15%greaterthanthatofthecircularpile.Whenthesameanti-slidingforceisgenerated,thedisplacementofthespiralsteelpiletopis22%lessthanthatofthecircularpiletop.Whenthespiralsteelpilebearsthethrustofthelandslide,itfirstresiststhethrustofthelandslidethroughthedeflectionofthepilebody.Thefrictionandextrusionbetweenthespiralbladeandthesurroundingsoilarecontinuouslyenhancedwithincreasingdisplacementofthelandslide.Thebladeintheslidingshearzonewarpsanddeformstoresistthethrustofthelandslidebyformingareversebendingmoment.Thebladesintheparallelslidingzoneandtheanchoragezoneundergorelativedisplacementintheaxialdirection,whichmobilizesthespiralbladestogenerateendresistanceandtransferittotheslidingsurfacetoincreasetheanti-slidingforce,thuschangingthedistributionofdisplacementfieldandstressfieldofsoilaroundthepile,enhancingthecooperativeworkingabilityofthepileandsoil,andplayingagoodroleinstressdiffusionandtransfer.Theresearchresultscanprovideareferenceforthecalculationofbearingcharacteristicsandreinforcementdesignofspiralsteelpiles.
作者：黄飞虎 裴彦飞 苏谦 王鑫 杨鸿麟 李艳东 Author：HUANGFeihu PEIYanfei SUQian WANGXin YANGHonglin LIYandong
作者单位：西南交通大学土木工程学院,四川成都610031西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川成都610031中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安710043
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(2)
分类号：U213.1+58
关键词：螺旋钢桩 边坡加固 模型简化 数值模拟 抗滑承载力
Keywords：spiralsteelpile slopereinforcement modelsimplification numericalsimulation slipbearingcapacity
机标分类号：TU473.16TU33+9U443.15
在线出版日期：2024年3月19日
基金项目：国家自然科学基金，铁路基础研究联合基金资助项目螺旋钢桩加固边坡抗滑承载特性研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(2)黄飞虎 裴彦飞 苏谦 王鑫 杨鸿麟 李艳东目前,针对螺旋钢桩加固边坡问题,其桩土作用机制及抗滑承载特性研究较少,限制其推广应用.因此,基于FEM和桩与边坡解耦设计分析方法,提出一种适用于螺旋钢桩加固边坡模型的简化方法,并对简化模型桩-土相互作用的模拟效果...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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