1、邊坡工程中的不可預見問題以及對策新思路
(1)地質條件多變性
巖土工程與上部結構最大的不同就是人造材料與天然材料的差別。在很多情況下,地質條件的復雜性超出了工程人員的預判,導致工程失效。設個問題一直是工程事故發(fā)生的重要因素之一。
(2)使用條件改變
隨著建設工程的迅速發(fā)展,邊坡工程面臨的使用條件越來越復雜。特別實在舊城市改造中,使得原有的擋墻使用條件改變,超出了原設計范圍,造成支擋失效事故。如:地下水系改變;超載增加;嵌固、錨拉條件喪失等等。
(3)結構抗力改變
由于隱形施工質量問題和使用中的損壞、腐蝕問題導致的結構抗力失效。
(4)非人力控制因素
超標準地震、外力撞擊、洪水沖擊、泥石流、地應力等等。
(5)對策與新思路
提供錨拉結構的自保護技術,建立具有自協(xié)調能力的支擋結構,構建抗災變新型結構體系。
2、基本原理
(1)利用塑性自保護錨具,使錨索在出現(xiàn)超載的情況下可持載變形,保證錨索抗力式中保持在設計值上,始終不破壞。
塑性自保護錨具示意圖
(2)建立單元自保護、自協(xié)調結構體系。在超載發(fā)生的情況下,結構發(fā)生變形,但體系不破壞,并進行結構內力分配的自協(xié)調,最后達到構件抗力充分利用的目的。
自保護、自協(xié)調結構體系示意圖
3、自保護、自協(xié)調結構體系的基本要點
(1)塑性自保護錨具
(a)提供在超載情況下的錨索恒定抗力值;
(b)提供足夠的持載位移量。
(2)單元結構體系
(a)容許單元結構之間產生相對移動,而且不造成結構損壞;
(b)單元之間在非容許變形方向有約束,能夠組成整體結構體系;
(c)按單元結構設計結構抗力。
(3)錨拉結構設計,
(a)錨拉結構限力設計,可不考慮按剛度分配荷載的方法;
(b)錨索預應力為設計抗力的100%,安全儲備由錨具提供。
4、技術特點
(1)錨拉結構始終是設計抗力,最大限度利用材料響度,節(jié)省造價;
(2)錨拉結構安全儲備由錨具提供,在超載情況下始終不會喪失抗力;
(3)擋墻可能出現(xiàn)大變形,但結構不會損壞,也不會完全失效;
(4)在環(huán)境條件不均勻的情況下,擋墻自行調整受力狀態(tài),使整個擋墻抗力充分調動起來,確保不發(fā)生因局部破壞而引起的整體破壞。
5、意義
(1)采用自保護、自協(xié)調支擋技術,將傳統(tǒng)的固定式結構體系改變?yōu)橹悄苄偷慕Y構體系。自己保護、自己協(xié)調,不需要電子控制系統(tǒng)干預;
(2)在災變情況下,能夠提供大變形,但結構抗力永遠存在。這對于地震等地災區(qū)特別重要;
(3)自協(xié)調功能使支擋結構體系內構件都達到設計抗力,節(jié)省工程造價,且不會出現(xiàn)安全問題;
(4)結構的安全度由原來的安全系數(shù)控制部分改變?yōu)榻Y構(塑性自保護錨具)方法控制,安全范圍大幅度提高,且材料用量減少。
6、適用條件
(1)有重要保護對象的邊坡工程;
(2)地震區(qū)的邊坡工程;
(3)有地應力地區(qū)的邊坡工程;
(4)凍脹區(qū)邊坡工程;
(5)負責環(huán)境條件下的邊坡工程;
(6)也可用于一般條件下的邊坡工程,可降低造價、提高安全度。