受剪状态下化学锚栓群锚系统承载力研究

通过4组化学锚栓群锚系统受剪破坏性试验,研究在不同边距、不同间距下系统抗剪承载力情况。通过观察试件的破坏形式、测试试件的破坏荷载以及有限元分析结果,重点研究了间距和边距对群锚系统破坏模式、极限承载力以及锚栓位移的影响。结果表明,边距大小影响化学锚栓群锚系统破坏形式,间距大小影响群锚系统锚栓之间相互作用,通过对比规范计算结果、有限元分析结果、试验结果,验证抗剪承载力设计的可靠性。 关键词：化学锚栓;群锚系统;抗剪承载力     

混凝土结构后锚固群锚的抗剪承载力试验

目的 研究锚栓边距和间距的变化对混凝土结构后锚固群锚抗剪性能的影响.方法 通过后锚固4根锚栓的4个试件,对混凝土结构后锚固的群锚抗剪承载力和群锚试件的破坏模式进行研究,考虑了锚栓边距和锚栓间距对试验结果 的影响.结果 提出了不同的锚栓边距和锚栓间距对于试件破坏模式和抗剪承载力的判别标准的影响.各试件破坏时,最大位移介于2～8 mm之间,荷载-位移曲线没有明显的流幅,可以认为是脆性破坏.结论 锚栓的锚固深度可以认为是混凝土边缘破坏以及锚栓破坏的临界边距,对于锚栓边距较小(＜埋深)的情况,以混凝土边缘破坏时的承载力为标准,锚栓间距对于试验的开裂荷载有影响;对于锚栓边距较大(≥埋深)的情况,以锚栓的破坏为标准.锚栓的荷载-位移曲线没有明显的流幅,为脆性破坏.根据试验结果 和有限元分析可知我国现行规范对于后锚固锚栓的抗剪承载力计算较保守.     

钢管自应力混凝土柱抗剪性能有限元分析

采用有限元软件ABAQUS对钢管自应力混凝土柱抗剪性能全过程进行分析,计算得到的试件荷载-位移曲线、抗剪承载力与相关试验结果对比吻合较好.在此基础上,研究了钢管自应力混凝土柱抗剪时的破坏形式以及自应力对钢管混凝土柱抗剪承载力的影响.结果表明剪跨比会改变其抗剪时的破坏形式,剪跨比λ<0.4时,试件具有剪切破坏特征,λ>0.4时,试件具有弯曲破坏特征,λ=0.4时,试件兼具剪切破坏和弯曲破坏特征;钢管自应力混凝土柱抗剪承载力比普通钢管混凝土柱抗剪承载力高,且抗剪承载力随自应力增大而提高,提高幅度与剪跨比有关,当剪跨比λ<0.4时,自应力对抗剪承载力影响较大,当剪跨比λ≥0.4时,自应力对抗剪承载力影响较小.     

220kV装配式变电站钢柱脚抗剪性能研究

依据朝阳220 kV装配式变电站的工程实例,在考虑锚栓参与抗剪的条件下,从理论上分析了剪力作用下钢柱脚节点的合理破坏模式.通过计算获得钢柱脚在合理的破坏模式下抗剪能力的理论值,并通过有限元软件建立钢柱脚有限元模型.利用有限元软件分析柱脚在垂直力和水平力作用下的抗剪能力,将所获得的结果与规范中规定的柱脚抗剪承载力对比分析.通过研究发现柱脚锚栓可以提供的抗剪能力相当可观,而且钢柱脚的实际抗剪能力较规范规定的柱脚抗剪能力高出较多.研究成果表明,在工程实际中应提高柱脚抗剪承载力设计值的极限,这样可以在实际工程中避免或者减少抗剪键的设置,起到方便施工,节约成本的效果.     

群锚基础承载力的计算方法

结合国家重点建设项目５００ｋＶ送电线路岩石锚杆基础试验结果，对群锚基础的形式、破坏机理、影响承载力的因素、承载力的计算方法进行了分析，得出了直锚式群锚受力比承台式群锚受力更合理，水平力对承载力影响较小；岩体的抗剪强度、埋地承载力影响较大；锚筋受力较小。针对现有规程时承载力的计算，文中提出了新的计算公式。     

粘结型锚栓群锚弯剪受力计算方法与设计建议

粘结型锚栓是土木工程领域应用广泛的后锚固连接件,其具有代表性的使用情况为多个锚栓处于弯剪复合受力状态。在对比分析当前理论成果基础上,设计时可采用椭圆型拉剪计算公式并假定所有锚栓均参与受剪,将群锚弯剪受力问题转化为受拉最大那排锚栓的拉剪承载力计算。为保证连接安全并充分发挥锚栓强度,后锚固连接应控制为锚栓钢材破坏。为实现该目标,设计时可将剪跨比作为控制参数,通过公式推导和研究数据分析,在满足相关锚固要求前提下,当剪跨比大于0.6时可初步判断为锚栓钢材破坏,最后给出了后锚固群锚连接的设计建议和构造措施,以供工程应用参考。     

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究. 试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种：当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段. 对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将 3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式. 对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.     

双不锈钢板混凝土组合梁抗剪性能有限元分析

基于数值模拟验证试验正确性基础上,本文采用有限元软件ABAQUS建立6个分析模型,研究了双不锈钢板混凝土组合梁中抗剪钢筋直径和间距对双不锈钢板混凝土组合梁抗剪承载力影响.结果 表明,增大抗剪钢筋直径和缩小间距均可提升试件的极限抗剪承载力,且提升幅度与抗剪配筋率(与直径、间距相关)成正比.该分析结果为后续系统全面地开展双不锈钢板混凝土组合梁参数分析提供参考.     

高强钢绞线网加固混凝土粘结性能试验研究

通过高强钢绞线网聚合物砂浆加固层与混凝土结构的剥离破坏试验,对加固层与混凝土界面的剥离破坏特征进行了研究。探讨了单侧加固、植筋加固及U型加固等不同的加固方式对加固层抗剪承载力及抗剪强度的影响。试验结果表明,采用U型加固等增加粘结面积的方式能有效提高加固层粘结面抗剪承载力,但同时会削弱加固层的抗剪强度,而在界面上植入抗剪钢筋后,能同时提高聚合物砂浆加固层的抗剪承载力及抗剪强度。根据试验结果,提出了最小植筋率的建议值。     

工字钢剪切键埋件的试验研究与有限元分析

设计出一种新型埋件,该埋件用一定数量的型钢替代部分锚筋进而提高埋件抗剪承载力.完成材料性能试验后,制作了3种规格的工字钢剪切键埋件作为试验组、3种规格纯锚筋埋件作为对照组,进行对比加载试验.在试验研究的基础上,采用通用有限元分析软件ABAQUS建立了数值模型,对埋件受剪作用进行模拟.将有限元分析结果与试验结果进行对比,两者吻合较好.研究结果表明:锚筋的抗剪刚度较低,工字钢剪切键能有效提高埋件的抗剪刚度;工字钢剪切键埋件破坏始于埋件的相对滑移,表现为塑性破坏,满足安全性要求;在埋件抗剪体系中,工字钢剪切键与锚筋能很好地协同工作.     

全螺纹高强锚栓锚固性能试验研究

为研究全螺纹高强锚栓的黏结锚固性能,以高强锚栓类型、高强锚栓直径d、锚固长度l_a及混凝土保护层厚度c为试验参数,进行了24组共计48个高强锚栓的拉拔试验。结果表明：端头高强锚栓较直高强锚栓可有效减小其所需的锚固长度。直高强锚栓黏结力主要集中在l_a=10d以内;增加c可以提高其锚固性能,增加l_a可以减小c对其黏结锚固性能的影响。混凝土的破坏程度和l_a直接影响高强锚栓受拉过程中能量转化和消耗。中国规范中有关锚栓锚固长度的设计方法过于保守。     

腹板双角钢梁柱连接的滞回性能

为了研究腹板双角钢梁柱连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对腹板双角钢梁柱连接进行了循环加载有限元模拟.系统研究了角钢厚度、角钢长度、与柱连接角钢肢螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离以及高强螺栓直径和级别等参数对连接承载能力和滞回性能的影响.有限元分析结果表明:大部分连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角超过0.04 rad,抗弯强度不大,可作为铰接节点;少部分连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理.建议在设计时,螺栓的线距在满足构造要求同时,取最大线距值;连接在满足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距应取最小构造间距,以保证角钢长度取值较小.     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明：分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K₁为0.155。     

锚杆-围岩结构的耦合振动和减振

锚杆支护是隧道施工中常见的支护手段,而随着施工工况日趋复杂,锚杆与围岩的组合结构也承受着各类动力荷载的影响。针对隧道中单根锚杆的受力特性有较多研究,而对于锚杆和围岩组合体的动力特性研究较少。对锚杆-围岩结构进行整体分析,简化出一种巷道顶板锚杆支护模型,结合动力学双梁理论,建立并求解出模型动力学方程;运用MATLAB软件进行数值模拟,研究不同支护参数下结构的自振特性以及在外荷载作用下的动力响应,提出减振措施;利用有限元软件GTS NX建立二维模型,验证支护体系的安全性。结果表明：锚杆-围岩结构的动力特性与锚固段长度、锚杆间距和锚杆直径有关。在所建模型中,随着锚固段长度与锚杆间距的适当增加,结构动力响应明显减弱;随着锚杆直径的变化,结构动力特性的变化情况较复杂,结构不同部位的动力响应变化趋势差别较大。     

Parameter analysis of anchor bolt support for large-span and jointed rock mass

1INTRODUCTION Anchorboltsupportiswidelyusedintunne ling[1],mining[2]andundergroundopeningsupports[3]asaneconomical,reliable,simpleandconvenient method.Thismethodisevenwell knownforitseffec tivenessinthesupportofjointcontainingrockmass[4,5].Becauseoftheindeterminationandrandom nessofgeologicconfiguration,anchorboltsaremainlyusedexperientially,althoughlotsoffieldtests[69],la boratorytests[9,10]andnumericalstudy[1115]havebeencarriedoutathomeandabroad,andanumberofem piricalformulastorevealthew…     

波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力数值分析

为研究波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力,建立ABAQUS有限元模型,探讨了端距、螺栓预拉力、波形对波纹板连接件承载力的影响.结果表明:为保证板件端部不被剪断,波纹板连接件的端距应不小于3d₀;当波纹板连接件发生孔壁承压破坏时,承载力随预拉力的增加而增加,承载力计算公式建议按中国平板连接计算公式乘以1.1的增大系数考虑;当发生螺杆剪切破坏时,预拉力对承载力影响较小,波纹板连接件承载力按平板连接计算公式计算.     

Experimental and numerical studies on progressive debonding of grouted rock bolts

Understanding the mechanism of progressive debonding of bolts is of great significance for underground safety. In this paper, both laboratory experiment and numerical simulation of the pull-out tests were performed. The experimental pull-out test specimens were prepared using cement mortar material, and a relationship between the pull-out strength of the bolt and the uniaxial compressive strength (UCS) of cement mortar material specimen was established. The locations of crack developed in the pull-out process were identified using the acoustic emission (AE) technique. The pull-out test was reproduced using 2D Particle Flow Code (PFC^2D) with calibrated parameters. The experimental results show that the axial displacement of the cement mortar material at the peak load during the test was approximately 5 mm for cement-based grout of all strength. In contrast, the peak load of the bolt increased with the UCS of the confining medium. Under peak load, cracks propagated to less than one half of the anchorage length, indicating a lag between crack propagation and axial bolt load transmission. The simulation results show that the dilatation between the bolt and the rock induced cracks and extended the force field along the anchorage direction; and, it was identified as the major contributing factor for the pull-out failure of rock bolt.     

新型膨胀螺栓锚固下外保温墙体的有限元分析

为了探讨温差作用对新型膨胀螺栓强度的影响以及被锚固的外墙外保温板空鼓、开裂的原因,采用有限元方法,分析了温度荷载作用下膨胀螺栓及保温板的温度分布,并通过热 结构耦合分析,得到其位移场、应变场和应力场.有限元分析结果表明,被锚固外保温板空鼓、开裂主要是由于锚栓盘的限制及外保温防护体系的性能差异所造成;在热应力作用下新型膨胀螺栓满足强度要求.在实际工程中保温层各相邻层的弹性模量、线膨胀系数等性能应逐层渐变,并应提高抗裂砂浆柔韧性.该研究有利于新型膨胀螺栓的推广及外墙外保温技术的应用与完善.