框架預(yù)應(yīng)力錨桿邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)抗震簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法

摘要：地震是我國(guó)較為常見(jiàn)的一種地質(zhì)災(zāi)害，為了能夠使我們更為準(zhǔn)確的開(kāi)展框架預(yù)應(yīng)力錨桿邊坡支護(hù)工作，并做好相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)，我們則對(duì)此類結(jié)構(gòu)在地震情況下進(jìn)行了一定的分析，并以此來(lái)推導(dǎo)出在地震情況下動(dòng)土所具有的壓力計(jì)算公式。在本文中，將就框架預(yù)應(yīng)力錨桿邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)抗震簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：框架預(yù)應(yīng)力;錨桿邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu);抗震簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

1 引言

我國(guó)是一個(gè)地震高發(fā)國(guó)家，尤其是對(duì)于部分地區(qū)的山區(qū)道路來(lái)說(shuō)，如果出現(xiàn)等級(jí)較高的地震，那么則將會(huì)對(duì)道路邊坡造成非常大的影響，且直接會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐墓?、鐵路、建筑以及水利水電工程等造成非常大的影響。以我國(guó)2008年發(fā)生的汶川地震為例，其在地震過(guò)程中由于道路邊坡失穩(wěn)而出現(xiàn)的事故占據(jù)整個(gè)地震總損失的30%左右。而在我國(guó)目前各地區(qū)大力開(kāi)展道路橋梁建設(shè)的背景下，就更需要我們能夠?qū)吰碌目拐鹦砸鸪浞值闹匾暎瑥亩源藖?lái)保證建筑的安全運(yùn)行。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)震害分析

在邊坡支護(hù)發(fā)生震害情況時(shí)，其主要的表現(xiàn)就是其錨桿、錨頭容易出現(xiàn)被損壞的情況，且會(huì)使框架以及擋土板也會(huì)隨之出現(xiàn)一定的破壞，其中，錨頭之所以出現(xiàn)破壞的情況主要是因?yàn)槠滗搲|板位置的混凝土強(qiáng)度承載力不足而在地震情況下時(shí)容易出現(xiàn)破碎的情況，且墊板也會(huì)因?yàn)閺?qiáng)度問(wèn)題而出現(xiàn)變形以及凹陷的情況、錨頭螺栓也會(huì)出現(xiàn)滑脫的情況。其中，錨桿出現(xiàn)被破壞情況的非常重要的一類形式就是因?yàn)殄^桿自身會(huì)因?yàn)槠渌哂械膹?qiáng)度不足而出現(xiàn)被拉斷的問(wèn)題，且會(huì)使土地同錨固體間因?yàn)槟ψ枇Σ蛔愣艿狡茐摹６鴮?duì)于擋土板來(lái)說(shuō)，其出現(xiàn)破壞則是因?yàn)樵诘卣疠^強(qiáng)的沖擊作用下，使其因?yàn)槭芗簟⑹軓澮约笆軟_而使局部承壓能力不足而出現(xiàn)被破壞的情況。

對(duì)于框架破壞問(wèn)題而言，其分為彎曲破壞、剪切破壞以及局壓破壞，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，其節(jié)點(diǎn)位置則是整個(gè)框架受到損害最大，也是最容易受到損壞的位置。由于框架梁柱節(jié)點(diǎn)位置所出現(xiàn)的破壞問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)在彎曲變形且剪跨比較大的區(qū)域，這就會(huì)使其在地震發(fā)生時(shí)在剪力以及彎矩的共同作用下使保護(hù)層脫落、混凝土開(kāi)裂，進(jìn)而造成較大的損壞。而在梁柱的接點(diǎn)位置，梁所受到的地震影響要較輕于柱的影響，且柱底震害也沒(méi)有柱頂位置的震害嚴(yán)重，其發(fā)生破壞的位置也通常處于框架梁柱中間以及立柱接點(diǎn)附近。另外，支護(hù)結(jié)構(gòu)的外部以及內(nèi)部失穩(wěn)情況共同組成了失穩(wěn)問(wèn)題，如果錨固段土體情況較為穩(wěn)定，且長(zhǎng)度夠，則容易出現(xiàn)內(nèi)部失穩(wěn)，而如果邊坡土體不是非常穩(wěn)定，而錨桿長(zhǎng)度不足，則容易出現(xiàn)外部失穩(wěn)的情況。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)抗震簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

3.1 地震作用計(jì)算

根據(jù)我國(guó)建筑邊坡的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，其明確的規(guī)定了在巖石基坑邊坡處可以根據(jù)情況不同對(duì)地震荷載進(jìn)行考慮，而對(duì)于我國(guó)目前7以及7度以上的邊坡、以及中等風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化以及全風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡來(lái)說(shuō)，則應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Φ卣鸷奢d作用力進(jìn)行考慮，并可以在設(shè)計(jì)時(shí)忽略地震豎向加速度因素。根據(jù)擬靜方式的計(jì)算，我們則可以將土地在地震情況下所產(chǎn)生的地震力劃為靜荷載，并將其作用在相關(guān)的支護(hù)結(jié)構(gòu)之中。在這種前提下，我們則將地震情況下水平面同邊坡滑移面的夾角設(shè)為：

在上式中：

其中，δ為擋土結(jié)構(gòu)同土體間具有的摩擦角、g為加速度，ψ為土體摩擦角。

而當(dāng)邊坡屬性為彈性時(shí)，地震響應(yīng)則會(huì)根據(jù)坡高度的提升而出現(xiàn)放大的情況，而為了能對(duì)我們的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行簡(jiǎn)化，我們則通過(guò)邊坡加速度的相應(yīng)系數(shù)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，并將其相應(yīng)系數(shù)在7、8、9防烈度下分別設(shè)置為3、2.5以及2。

3.2 框架錨桿抗震計(jì)算

在錨桿的框架結(jié)構(gòu)中，其主要由立柱、橫梁以及擋土板這三者所組成，且由這三者共同形成一種形似樓蓋的豎向梁板結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于框架錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，我們對(duì)其計(jì)算時(shí)主要有下列幾個(gè)方面：

3.2.1 擋土板計(jì)算

在一般情況下，橫梁間距同立柱間距的值較為相近，且我們也可以通過(guò)雙向板結(jié)構(gòu)的形式對(duì)擋土板進(jìn)行計(jì)算。首先，我們需要對(duì)其支撐情況進(jìn)行分類：第一種是一邊簡(jiǎn)支、其它三邊固定的方式;第二種則是四邊都固定的形式，以此來(lái)作為具有臨時(shí)性的支護(hù)，且在不計(jì)算其面板的基礎(chǔ)上根據(jù)其構(gòu)造情況來(lái)選擇適當(dāng)?shù)呐浣顢?shù)量以及混凝土厚度。而在永久性支護(hù)方式中，我們則需要對(duì)其擋板進(jìn)行全面的驗(yàn)算以及抗震設(shè)計(jì)，并保證擋板厚度應(yīng)當(dāng)大于10cm以上。

3.2.2 橫梁及立柱的計(jì)算

在對(duì)兩者計(jì)算前，首先我們需要能夠在聯(lián)系其所具有荷載情況的基礎(chǔ)上將結(jié)構(gòu)分為橫梁以及立柱兩個(gè)計(jì)算點(diǎn)，之后再將兩者以不同的計(jì)算方式畫出不同的計(jì)算簡(jiǎn)圖來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算單元如下圖所示：

圖1 橫梁、立柱劃分單元情況

在上圖中，S_x為立柱的間距，通常我們會(huì)以均勻的方式對(duì)其進(jìn)行布置。而S_y則為橫梁間距，我們?cè)趯?shí)際布置時(shí)可以根據(jù)其錨桿位置的不同而對(duì)其靈活布置;η₁和η₂則分別為立柱計(jì)算系數(shù)以及橫梁計(jì)算系數(shù)，而根據(jù)荷載等效的原理，我們將這兩個(gè)值都取為0.75。

3.2.3 錨桿計(jì)算

對(duì)于地震所出現(xiàn)的錨桿破壞情況來(lái)說(shuō)，其可以根據(jù)損壞情況的不同而分為斷裂以及拔出這兩種類型。

對(duì)于斷裂情況的驗(yàn)算，其公式如下所示：

在上式中，f_y為錨桿抗拉強(qiáng)度，d_j為不同根錨桿鋼筋所具有的直徑，E_j則為不同根錨桿其動(dòng)土、靜土壓力所具有的組合值。

而對(duì)于拔出情況的驗(yàn)算，其公式如下所示：

這是因?yàn)樵诘卣鹆Φ淖饔弥?，滿足上述條件才能夠保證錨桿在具有足夠摩阻力的條件下避免出現(xiàn)拔出的情況，其中，τ_j為不同層錨桿土地同錨固間的剪應(yīng)力，D_j為不同錨固體所具有的直徑，而L_j則為不同錨桿所具有的錨固段長(zhǎng)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)于框架預(yù)應(yīng)力錨桿邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)抗震簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了一定的研究，而在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，也需要我們能夠從多方入手，以更為合理的設(shè)計(jì)方式保證邊坡防震質(zhì)量。

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