基于锚索预应力损失对支护结构变形的研究

王鹏

摘  要：通过有限元软件对某桩锚支护工程进行数值模拟，分析锚索预应力在各级损失下对支护结构水平位移的变化规律。结果表明，锚索对于控制支护结构的变形具有重要作用，应着重监测上层锚索的预应力。

关键词：预应力损失;变形分析;有限元软件模拟

中图分类号：U455.7+1      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0068-02

Abstract： The numerical simulation of a pile anchor support project is carried out by the finite element software. The results show that the anchor cable plays an important role in controlling the deformation of the supporting structure.

Keywords： loss of prestress; deformation analysis; finite element software simulation

引言

在桩锚支护结构中，锚索对应的岩土锚固技术是岩土工程中十分重要的一项支护技术，它采用主动加固的方式，使基坑边坡成为一个整体，共同维持支护体系的稳定。加之桩锚支护一般作为临时性支护结构[1]，其设计使用期限通常为一年，然而在实际工程建设中，因土体开挖和锚索预应力损失，会使支护结构变形增大，并且由于某些不可控的因素，使工程拖延，间接的延长了支护结构的服务期限，支护结构变形的进一步增大对工程的安全造成了很大影响[2]。

1 工程概况

选取某工程东部剖面进行研究，该剖面开挖深度为11.31m，该基坑东侧紧靠公路与公寓楼相望，整体地势较为平坦。该支护单元共布置两道锚索，分別在标高-4m和-7.2m的位置上。

2 预应力损失的模拟

本文采用降温法施加预应力，通过在开挖结束后设置多个分析步。在对应分析步中，改变温度，即能降低锚索的预应力。通过将对应分析步中设置对应的温度，预应力便按初始施加时0%、10%、20%、30%、40%的级别减小，从而实现锚索预应力损失。

3 结果对比与分析

通过有限元软件，以各层锚索和整体锚索分别进行研究，模拟锚索预应力逐级损失对支护结构水平位移的影响，进行对比分析。根据图1至图4模拟出的支护结构水平位移曲线中可知，整体锚索发生预应力损失其对应的水平位移要远大于各分层锚索预应力损失对应的水平位移。

进一步对比上下两层锚索对水平位移的变化规律可以发现，距桩深度6m以下位置，随着锚索预应力逐级损失，两者水平位移的变化幅度相同，差距较小，下层锚索预应力变化对水平位移的影响要略大于上层锚索。在桩6m以上的位置，随着预应力损失，距桩顶越近，水平位移的差距越大。因此上层锚索对桩体上部的变形影响要大于下层锚索。

由以上分析可知，下层锚索控制支护结构的水平位移的效果小于上层锚索。因此在实际监测工作中，应对各层锚索分别进行监测。如若条件不允许，应着重对支护结构上层锚索的预应力进行监测。

4 结论

（1）随着锚索预应力损失的加剧，基坑的水平位移不断增大，水平位移变化主要表现在支护桩的中上部。

（2）上层锚索对基坑的水平位移的影响均大于下层锚索。在相关设计和监测工程中，应尽量对全部锚索预应力进行监测，条件不允许应加强上层锚索预应力监测。

参考文献：

[1]刘国斌.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：59-70.

[2]李厚恩，秦四清，孙强.基坑支护锚杆预应力损失探讨及预测分析[J].工程勘察，2007（04）：7-10.