锚杆-抗滑桩的破坏机理

锚杆\抗滑桩的破坏机理
摘要：目前，在工程实践中已经普遍使用了锚杆抗滑桩体，但是因为一些客观因素的制约，针对锚杆抗滑桩在损害方面的研究目前还很少，因此使人们对其受力状况缺乏一个完整的认识，限制了进一步对其进行受力以及变形方面的探究。

本文通过试验对锚杆、抗滑桩的破坏机理进行了探讨。

关键词：锚杆抗滑桩；试验；破坏机理
Abstract: at present, in the engineering practice has been widely used in the anchor pile body, but because some objective factors, the anti-slide pile in the research of damage has so few people to the stress state of a complete lack of understanding, the restrictions on its force further and deformation of the inquiry. This article through the test of anchor pile, the destructive mechanism is discussed.
Keywords: anchor pile; Test; Failure mechanism
抗滑桩在其结构方面进行了多次的完善。

而锚杆抗滑桩是一种新型的结构，该种结构是在锚固技术的基础上形成的，因为在该结构的桩顶设置了预应力锚杆，因此可以使锚杆以和抗滑桩一起分担滑坡推力。

1试验模型
试验实施的场所是自己制造的模型箱，夯实的黄土是模型箱内的主要组成，为了有效的确保滑体以及滑床土在强度方面是否均匀，在进行土体填筑的时候，要使各土层在填筑时候的厚度一定要和夯击遍数相一致。

为了对滑坡进行有效的模拟，在土体中还安置了滑面，滑面的构成材料是两层塑料纸。

如图所示。

为了使桩体和附近的土体在进行作用的过程中产生的压力以及桩体内部的压力能够很好的获得，要把一些土压力盒安置在模型桩的周围，同时还要把一些应变片粘贴在桩体的钢筋上。

此外，把一些应变片也要粘贴在锚杆的钢筋上，这主要是为了使锚杆拉力出现变化时其变化值能够很好的取得。

同时，为了避免桩顶以及坡面发生变形现象，还要相应的对其进行均匀的位移计的安置。

图锚杆抗滑桩的模型图
2试验的结论
以零载为出发点进行加载，直到达到86.5 kN，要是桩体被损坏，那么试验就完成。

根据现场的相关记录显示，当达到71.5 kN的程度时，在桩体悬臂段的中间位置，滑体会发生鼓胀的情况，引起模型桩前部发生微小的裂缝，具体位置是在离桩顶大约25厘米的地方，随着压力的不断升高，裂纹会不断的变大，最终使桩在该部位出现向外断裂的情况，同时在该部位的下边又会产生别的裂缝。

当试验完成把滑体挖开以后，能够清晰的显示出桩体的后部滑面向下有明显的脱空，脱空大体上呈直线状，其位移与其和滑面的距离呈反比。

3对测试进行的分析
桩顶坡面在水平方向上的移动高于其周围坡面在垂直方向上的移动，这意味着水平错动是滑体关于设桩位置的关键，这和位于桩周围的呈水平状的滑面也是一致的；不管是桩顶还是坡面的移动，以至于桩体被损坏的时候，一直都呈现出循序渐进进行改变的曲线，没有位移的突变点，这意味着桩和坡面被损坏的过程，是一个循序渐进的过程，不是突发性的，这就像是塑性被破坏的过程一样。

压力的升高会导致锚杆的应变值升高，在滑面左右两边约40厘米的范围是锚杆钢筋受力的基本分布区域，而其他的区域受力不大，应力集中的区域共有2处，具体位置是滑面左右两边大约20 厘米的地方，其程度大致一样；锚杆钢筋在锚固段内属于上面受拉，而在自由段内属于下面承受负荷的情况。

而安置在土层滑坡内的锚杆抗滑桩，其锚杆受力主要表现为弯曲以及轴拉的结合，而不是彻底的轴向受拉，锚杆受力分布范围是滑面左右两边大约40 厘米处，而滑面的左右两边大约20厘米的地方是锚杆破坏区域。

压力的不断加大会导致钢筋应变的加大，不过当桩体被损坏以及卸载过程中，桩体前部的钢筋应变呈现不断变小的趋势；其应变趋势显示出，桩体背部的应变位于滑面以上的部位大致都在受压，而位于滑面以下的部位都在受拉，与此相对应的，桩前应变位于滑面以上的部位都在受拉，而位于滑面以下的部分都在受压。

此外，不管是桩的哪个部分的钢筋，在位于滑面向上大约25 厘米的地方形成应力集中，而桩背与桩前分别形成压应力和拉应力集中，这和桩被损坏的地方是一致的。

4针对锚杆抗滑桩的破坏机理进行的分析
钢筋混凝土的使用标准要求，φ10钢筋在弹性模量方面必须达到52.1 ×10 MPa，在强度设计方面的值必须达到210 MPa，计算出钢筋在屈服情况下的应变值大约接近于1000µε。

当加载还没有达到64 kN时，屈服值低于锚杆钢筋位于应力集中区域的应变值，也就是说锚杆钢筋此时体现出弹性特性，当超过了该压力之后，应变值都会超过1000µε，这种情况下钢筋体现出屈服的特性，
当试验完成把滑体挖开后，就可以发现该位置的砂浆发生了或大或小的裂缝。

当加载达到71.50 kN后，位于桩体背部的钢筋在应力集中地会先屈服，随着加载的不断进行，桩前钢筋也会逐渐屈服，这个时候的桩体就会在该位置出现折断现象，随着加载的进一步进行以及时间的流逝，在折断位置下面还会发生别的裂缝，其具体分布于离折断位置向下大约10厘米的地方。

此外，不管是桩体还是锚杆的钢筋，当其表现为屈服特征后，其应变增量会迅速提高；卸载完成后，可以发现锚杆和桩体钢筋处于受拉情况，变形情况得到了或多或少的恢复。

其中，就桩体钢筋来说，其应变值不大，因此应变恢复的很快。

应力集中区域剩下的应变占到最大值的大约15%左右，其它区域出现的变形大致都彻底恢复，这意味着其他区域的钢筋依然体现出弹性特性。

就锚杆钢筋而言，因为应变值相对来说很大，在卸载结束后其应力集中区域的会剩下很多的应变力，这意味着该位置的钢筋基本上已经处于塑性状态。

在负的受拉情况下，例如桩背部的滑面向上部分以及位于锚杆自由段内，当卸载结束后，依然存在压力对其变形恢复进行阻止。

就桩体而言，滑坡推力占主导地位，而锚杆承受的是来滑体土的压力，所以其应变恢复程度不大。

要是正的受拉的时候，例如桩前部的滑面向上部位以及位于锚杆锚固段内的部位，卸载结束后受力不大，钢筋变形都有恢复的空间。

就桩被损坏的区域而言，要是位于桩前部的滑面向上大约25 厘米的地方，那么就可以确定为折断型破坏；就桩的受力而言，桩背部承受土体共同压力的地方通常都是桩体自由段中间向下的部位，也就是说位于破坏点向下，会导致桩体出现逆时针的损坏弯矩，而桩体的抗力大体分布于桩前部的滑面向下，也就是破坏点向下，会导致桩体出现顺时针的破坏弯矩，还有一个是锚杆负责提供的，分布在破坏点向上的地方，会出现呈逆时针状的损坏弯矩。

桩体在这三个作用力的结合下会出现折断和损坏。

另外，从整体看，锚杆的应变要高于桩体的应变，因此我们可以这样说，锚杆是导致逆时针的破坏弯矩的主要原因。

5结论
（1）桩体被损坏主要表现为弯折破坏，其破坏区域分布在桩前部的滑面向上部分，而它的破坏弯矩是由呈逆时针状运动的锚杆拉力以及呈顺时针运动的桩前部土体抗力和桩背部的土体压力共同作用导致。

因此在设计结构的过程中，务必要联系桩前部滑面向上部位的配筋。

（2）锚杆受力是弯曲以及轴拉的结合，而不是彻底的轴向受拉，锚杆受力基本分布在滑面左右两边大约40 厘米以内，应力集中处基本分布在滑面左右两边大约20 厘米处。

（3）就应变分析而言，锚杆钢筋会很快出现塑性屈服特征，接着是桩体钢筋出现这种状态，也就是说锚杆钢筋在受力方面要高于桩体钢筋。

（4）卸载完成后，不管是桩体还是锚杆钢筋，其在受拉的时候，变形都会得到或多或少的恢复，其中因为桩体钢筋在屈服方面的应力不大，所以应变恢复的很快，但是锚杆钢筋在屈服方面的应力相对来说很大，其应变恢复程度不大。

（5）因为没有显著的突变点，且体现为持续的变形，所以大体上可以确定，桩体被损坏基本属于塑性弯折损坏。

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