[发明专利]桩类抗滑结构内力计算的位移加载方法

说明书

本发明公开了一种桩类抗滑结构内力计算的位移加载方法，抗滑桩所受岩土反力与抗滑桩的挠度成正比；抗滑桩结构离散化，建立桩的挠度方程差分形式：将抗滑桩与滑坡体岩土相对位移作为荷载，修改滑坡体内滑面以上桩身挠度差分方程，代入后进行计算，得到抗滑桩身位移值挠度；计算抗滑桩身相对滑坡体位移值，用抗滑桩身相对滑坡体位移值替换，继续进行计算至的绝对值小于给定的小值，确定抗滑桩桩身在节点处实际挠度值，计算得桩身弯矩和剪力值；计算滑坡体内桩身岩土应力和滑动面以下稳定地层内桩身岩土应力。该方法避免了人为假定滑坡推力分布与取用岩土参数计算可能造成的矛盾，提高了分析的准确性。

技术领域

本发明属于地质灾害治理技术领域，涉及一种以承载水平荷载为主的抗滑结构内力计算时的荷载加载方法，如抗滑桩等结构的内力及位移分析计算中荷载的施加方法。

背景技术

广泛应用于滑坡以及高边坡变形治理工程中的普通抗滑桩、锚索抗滑桩、钻孔桩和微型桩群结构的常用设计计算方法有“刚性桩法”、“弹性桩法”等，这些方法是将抗滑桩分为两部分，滑坡体内按照承受荷载的悬臂桩模型计算内力及变形，滑体以下按照弹性地基梁进行分析计算。滑坡荷载根据岩土性质，一般假定为三角形分布、矩形分布或梯形分布等分布形式，作用于悬臂桩上，以计算滑面处桩身的弯矩、剪力以及位移等。

现有技术中比较新的常用的设计计算方法大多是根据弹性地基梁理论，利用解析方法或数值方法，对抗滑桩整体进行分析计算，但是都将滑坡荷载近似为分布力荷载作用于桩身进行分析计算。

滑坡荷载沿抗滑桩的分布形式与岩土性质、桩身截面刚度以及桩身位移大小等因素有关，所以不同坡体结构、不同形式的抗滑结构，甚至不同稳定程度的滑坡，都会在抗滑结构上产生不同的荷载分布，而荷载的不同分布直接影响抗滑结构内力及位移分布，进而影响抗滑工程的安全稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种桩类抗滑结构内力计算中的位移加载方法，能够较好的模拟滑坡产生滑动变形后，抗滑桩等抗滑结构上产生的荷载分布，避免根据经验推断，确定荷载分布，提高抗滑桩位移和内力分析的准确度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种桩类抗滑结构内力计算中的位移加载方法，即包括普通抗滑桩、微型桩、刚架桩等结构的内力计算中的位移加载方法，具体步骤如下：

1）依托基于弹性地基梁理论的抗滑桩差分分析方法；弹性地基梁理论假定抗滑桩所受岩土反力与抗滑桩的挠度成正比，即

σ=k₀y（1）

（1）式中，σ为作用于抗滑桩桩身的岩土应力，单位，KPa；k₀为地基系数，单位，KPa/m；y为抗滑桩的挠度，单位，m；

抗滑桩的挠度方程可写为 （2）

（2）式中，k =k₀b，b为抗滑桩的宽度，单位：米；n为地基系数沿抗滑桩深度的变化系数；c为地基系数随抗滑桩深度变化的指数；x指抗滑桩的长度；单位，m；y为抗滑桩的挠度，单位，m；q(x)为抗滑桩桩身分布荷载，单位，kN/m。

2）将抗滑桩结构离散化，建立步骤1）中桩的挠度方程的差分形式：

（3）