预应力混凝土抗滑桩在滑坡治理工程中的应用

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发布时间：2021-09-04

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预应力混凝土抗滑桩在滑坡治理工程中的应用
蒋洋，王晓谋，胡元鑫。
(1．长安大学公路学院，西安710064；2．淮阴工学院建筑工程学院，江苏淮安，223001；
3．重庆大学土木工程学院，重庆400045)
摘要：针对当前滑坡整治工程中，常用的抗滑结构物造价偏高的问题，提出预应力混凝土抗滑桩结构。借助数值模拟
手段，对比分析了预应力抗滑桩和普通抗滑桩的力学特征和对边坡的处治效果。研究了预应力抗滑桩的工程经济性，
并提出了其设计计算方法。实际工程应用验证了预应力抗滑桩的加固效果及其工程经济性。得出结论：①预应力的
施加能够改善桩身的受力状态，使桩身应力分布趋于均匀，阻止桩身裂缝的发展；②预应力抗滑桩存在最佳预应力度，
其值可根据工程造价优化分析确定；③与普通抗滑桩相比，预应力抗滑桩在保证滑坡治理效果的前提下，可有效节约
工程造价。
关键词：预应力混凝土抗滑桩；滑坡治理；工程经济性；数值分析；工程应用
中图分类号：U4l2．2 文献标识码：A 文章编号：1672—1683(2010)03—0110—04
Application of Prestressed Concrete Anti--Slide Piles in Landslide Treatm ent Engineering
JIANG Yang1一，WANG Xiac~mou1，HU Yuan-xin3
(1．School of Highway，Chang an University，Xi an 710064，China；
2．Faculty oJArchitecture andCivilEngineering，HuaiyinInstitute oy Technology，Huai art 223001，China；
3．College ofCivilI~2ngineering，ChongqingUniversity，Chongqing 400045，China)
Abstract：The prestressed concrete anti—slide pile is proposed to solve the high COSt problem of anti—slide structures in current landslide treatment
engineering．Mechanical characteristics and treatment effects on slopes of prestressed concrete anti—‘slide pile and that of ordinary anti—-slide pile is
analyzed and compared with numerical simulation method．The engineering economy of prestressed anti—sliding piles is studied and the design and
calculation method of it are also proposed．At last，the treatment effect and the engineering economy of prestressed anti—sliding piles are verified in
practical engineering application．Conclusions are as follows：① applied pre-stress Oil anti—sliding piles can improve the stress state of the pile，SO
that the pile tends to uniform stress distribution to prevent the development of cracks in the pile；② there is an optimal pre-stressing degree of an—
ti—sliding piles，its value can be determined based on the engineering cost optimization analysis；③ compared with the general anti—sliding piles，pre
stressed anti—sliding piles can effectively save cost besides ensuring the landslide treatment effect．
Key words：prestressed concrete anti～slide pile；landslide treatment；engineering economy；numerical analysis；engineering application
0 前言
在滑坡整治工程中，常用的抗滑结构物主要有抗滑挡墙、
支撑渗沟、普通抗滑桩和预应力锚索抗滑桩。其中抗滑挡墙
和支撑渗沟主要依靠自身重量产生摩阻力来抵抗滑坡推力，
这种方式工程量大，施工难度大，工期长，对自然生态环境破
坏大，因此已经很少作为主体工程使用。普通混凝土抗滑桩
在边坡加固或处治中应用最为普遍，它的作用机理是利用埋
于滑床中的桩体将未平衡的滑坡推力传递至下部稳定岩土体
中，从而稳定和平衡坡体，达到治理滑坡的目的。但普通混凝
土抗滑桩往往存在钢材使用量大，造价高等缺点。预应力锚
索抗滑桩是对滑坡体主动抗滑的一种技术。通过预应力的施
加，增强滑带的法向应力和减少滑体下滑力，有效地增强滑坡
体的稳定性。但在边坡滑床较平坦时，预应力锚索长度较大，
仍存在工程造价偏高的问题_1 。
如果在抗滑桩桩体中加入高强度低松弛钢绞线，并对桩
身施加预应力，则可以提高抗滑桩的整体刚度，提高结构的抗
力、改善结构受力性能、减小抗滑桩断面，并可以大大减少钢
筋用量。预应力抗滑桩结构结合了普通抗滑桩和预应力锚索
抗滑桩的优点，在保证结构安全的条件下，可有效节约工程成
收稿日期：2010 04—09 修回日期：2010～05—10
作者简介：蒋洋(1976一)，男，江苏淮安人，讲师，在读博士，主要从事道路工程教学及研究。
． 110·| 试验讲究
蒋洋等·预应力混凝土抗滑桩在滑坡治理工程中的应用
本。并且，关于普通抗滑桩和锚索抗滑桩的研究已经较为深
入，可为预应力抗滑桩的研究提供借鉴l5 ]。笔者就预应力抗
滑桩的加固机理、力学特征、设计计算方法及其工程经济性进
行了研究，并取得了相应成果。
1 数值模拟分析[7_9]
1．1 计算模型
选取昆石高速公路典型滑坡断面，建立有限元计算模型。
土体本构模型采用Drucker-Prager模型，抗滑桩采用混凝土
的五参数Willam Warnke模型。采用接触单元TARGE170
和CONTA174来模拟桩土接触面，桩体采用8节点6面体
单元，土体使用10节点二次4面体单元。钢筋采用杆单元
LINK8模拟，预应力钢筋使用索单元LINK10单元模拟，箍
筋使用SOLK)65钢筋单元模拟，抗滑桩间距设置为5 m，抗
滑桩截面尺寸为1．25 mX 1．75 m，每根抗滑桩长度为11 m。
按设置普通抗滑桩和设置预应力抗滑桩