• 这类计算方法没有考虑锚索与桩体的变形协调及 其历时工况条件，认为锚索的拉力就是所施加的 预应力在工作过程中其值保持不变或最终设计拉 力状态。
• 这种方法计算较简单，但由于在滑坡推力作用下 未考虑锚索与桩的协调变形以及历时荷载作用过 程，必将存在工程经济或风险问题。
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时步工况法
• 这类计算方法的主要特点是考虑或体现预 应力锚索与抗滑桩体的变形协调机制，即 桩头变位与锚索变形相一致。
预应力锚索抗滑桩的设计计算
中铁西北科学研究院 廖小平
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目录
• 锚索桩的结构特点 • 主要设计计算方法及发展 • 锚索桩的工况条件 • 抗滑桩的全桩计算 • 桩头锚索的确定与优化 • 计算实例 • 要点提示
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锚索桩的结构特点
• 预应力锚索抗滑桩是中铁西北科学研究院（原铁 道部科学研究院西北研究所）于20世纪80年代研 究开发的一种新型抗滑桩结构形式，其基本结构 改进是在普通抗滑桩的桩头部位设置一孔或多孔 预应力锚索。
换算锚索弹簧 初始拉力 Po
桩前地面
锁定水平
预应力Po
kp
桩后地面
y
锚索等效 弹性地基系数kp
桩前滑坡抗力 E2
抗 滑 桩
桩后滑坡推力
E1-1 E1-2
E1
前期 后期
滑动面
桩前地基K2 线弹性支座
桩后地基K1 线弹性支座
x（h）
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关键技术
• 对于预应力锚索抗滑桩结构的实时工况计 算，其关键技术有如下两个方面：
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成桩工况条件
• 抗滑桩桩身灌筑完成之后，桩 头锚索预应力施加之前，一般 不考虑滑坡推力的作用(显著变 形活动的滑坡体除外)，其桩身 外荷载为桩身前后两侧的静止
土压力荷载，如果桩身前后地
面高差明显，则存在不平衡土
压差，将产生桩体的小量变形
和桩侧反力，严格地说，会影
响下一时步的桩体变形和桩侧
反力分布。由于考虑这种土压
桩前地面 抗
桩前滑坡抗力 滑 桩
桩后地面
锁定预应力 前期
桩后滑坡推力 滑动面
地基线弹性支座
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后期滑坡推力作用工况
• 当预应力锚索锁定作业完成以后， 预应力锚索抗滑桩还将承担后期滑 坡推力直至设计滑坡推力状态，并 与预应力锚索协调变形和共同作用。
• 在该时步工况条件下，其外荷载包 括后期滑坡推力、桩头锁定预应力 和前期滑坡推力与滑坡抗力，即全 部荷载作用；桩侧地基为滑面以下 桩段范围内的线弹性地基支座和预 应力锚索等效线弹性支座。如图4 所示。
差较小，且基本已在桩身护壁
施工期间通过护壁结构调整和
承担，故通常视该成桩工况条 件为空载条件。
桩前地面
桩后地面
桩前土压力
桩后土压力
桩坑护壁
抗 滑
桩
滑动面
地基线弹性支座
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前期滑坡推力作用工况
• 抗桩桩身灌筑完成之后，桩头锚 索预应力施加之前，当滑坡病害存 在显著的变形活动，必须考虑前期 滑坡推力的作用，应该说是部分滑 坡设计推力的作用，此时可根据相 关工程经验或现场实测值确定外荷 载进行计算。
• 这种新型抗滑桩结构的突出特点是改变了普通抗 滑桩的悬臂锚固梁柱结构为近似弹性支座简支梁 柱结构，使其桩身受力状态更趋合理，并具有主 动加固滑坡体的作用和功能。
• 由于其结构优化、造价节省且工程效果显著，因 此在铁路、公路及其它工程建设领域滑坡病害治 理工程实践中获得了广泛的应用和发展。
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锚索抗滑桩设计计算历史与现状
前期 桩后滑坡推力
滑动面
地基线弹性支座
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预应力锚索锁定工况
• 抗滑桩桩身灌筑完成并达 到设计强度要求之后，即 可对桩头锚索进行张拉， 施加预应力，并按照设计 锁定拉力值进行锁定。
• 在该时步工况条件下，其 外荷载包括桩头锁定预应 力、桩前滑坡抗力和前期 桩后滑坡推力；桩侧地基 考虑为滑面上下全桩段范 围内的线弹性地基支座。
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锚索桩的工况条件
• 根据预应力锚索抗滑桩的施工构筑工序、预应力 锚索的锁定步骤和滑坡推力的作用时步等桩身受 力状态，分析预应力锚索抗滑桩的工况历时条件 主要可以分为：
• 抗滑桩的成桩工况 • 前期滑坡推力作用工况 • 预应力锚索锁定工况 • 后期滑坡推力作用工况 • 滑坡推力波动和锚索预应力损失工况
滑动面
地基线弹性支座
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锚索抗滑桩的实时工况
• 为了解算预应力锚索抗滑 桩实时桩身位移、内力及 桩侧应力等动态力学参数, 就需要建立一个实时工况 计算模式。作者基于预应 力锚索抗滑桩在预应力锚 索锁定前后的承受荷载和 桩侧地基反力特征，并通 过在锁定前后即锁定时建 立锚索等效弹簧间断和变 形连续条件，从而实现预 应力锚索抗滑桩的全过程 实时工况解。
• 对于预应力锚索抗滑桩结构的分析计算， 在工程实践中常用的方法可分为三类。
• 第一类计算方法，即简化工况法。 • 第二类计算方法，即时步工况法。 • 第三类计算方法，即实时工况法。
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简化工况法
• 简化工况法是直接将锚索预应力作为外荷载施加 在桩头上，与滑坡推力一起按静力问题计算滑面 以上桩身内力及滑面处的剪力和弯矩，而滑面以 下桩体内力计算与普通抗滑桩有关计算相同。
• 其中需要明确的是，预应力锚索锁 定工况条件下，在滑面以上产生的 桩侧抗力部分是由后期滑坡推力平 衡所包含；另外，预应力锚索与桩 体的协调变形和耦合作用是通过在 相应锚头处作用的等效弹性支座处 理。
桩前地面 桩前滑坡抗力 抗
滑 桩
桩后地面
锚索线弹性支座 锁定预应力
后期桩后滑坡推力 （含前期滑坡推力）
• 按预应力锚索抗滑桩的施工顺序和承力步 骤计算预应力锚索抗滑桩在各相关工况历 时条件下的桩身变形、内力和桩侧应力等。
• 时步工况法又分为时步累进计算法和时步 叠加计算法。
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实时工况法
• 实时工况计算法，是在时步工况计算法的 基础上，建立预应力锚索抗滑桩实时工况 计算模式，实现预应力锚索抗滑桩工作全 过程的实时动态解。
• 其一是桩侧地基抗力系数的问题。 • 其二是桩体或锚头锁定前后变形的间断和
连续问题，即锚索等效弹簧的间断和锚头 位移的连续。
• 在该时步工况条件下，其外荷载为 前期滑坡推力，即前期桩后滑坡推 力和桩前滑坡抗力；桩侧地基为滑 面以下桩段范围内的线弹性地基支 座。
• 其中需要明确的是，前期滑坡推力 作用仅当滑面以上桩后滑坡推力大 于桩前滑坡总抗力时才能产生作用， 即部分桩后滑坡推力用于平衡桩前 滑坡抗力。
桩前地面
桩后地面
桩前滑坡抗力 抗 滑 桩