不同类型预应力锚索锚固性能现场试验对比研究

 在对锚索锚固段剪应力分布模式进行弹塑性理论分析的基础上,开展拉力集中型、拉力分散型、压力分散型锚索的现场破坏性试验,对3类锚索的剪应力分布特征、承载能力、荷载–位移曲线进行对比分析,结果表明：在弹性状态下,3类锚索锚固体上的峰值剪应力均出现在集中力作用点近端0.5 m范围内,且随着荷载增加而增大;进入塑性状态后,上述0.5 m范围最先出现脱黏滑移,峰值剪应力逐渐向锚固体中部转移,脱黏段的残余剪应力约为峰值的1/3;由于拉力分散型锚索的剪应力分布更加均匀、有效锚固段长度更长,其承载能力相比拉力集中型提高31.1%;压力分散型锚索锚固体由于受压产生径向膨胀,其与土体之间的黏结强度增大,因而承载能力比拉力分散型提高17.7%;从荷载–位移曲线来看,压力分散型锚索具有更好的位移延性和抗变形能力,在土体锚固中优势明显。     

预制内锚头新型锚索锚固性能研究及工程应用

为了探究高路堤、深路堑边坡锚固系统耐久性以及锚固效果,研制一种预制内锚头新型锚索,从其结构设计、锚固机制及结构特点入手,分析其受力模式与计算方法,并通过室内足尺模型试验,对比分析传统压力集中型锚索和新型锚索锚固效果,试验结果表明:(1)一个预制锚头可承载1860级4f15.2 mm钢绞线的锚固力,而一个传统的压力型锚头承载体只能提供1860级2Φ15.2 mm钢绞线所承受的锚固力;(2)预制内锚索头新型锚索延缓塑性变形发生突变的荷载是传统压力集中型锚索的1.6倍;(3)预制内锚头新型锚索锚头注浆体压应变分布范围约是传统拉力集中型锚索的0.5倍;(4)传统压力集中型锚索承压板前为最大压应变区,最大压应变为1 219.7με,而新型锚索预制内锚头尾部为最大压应变区,最大压应变为309.5με;(5)通过工程实例验证,预制内锚头新型锚索锚固力最大提高54.07%,明显提高了锚索的锚固力。试验结果对正确分析预制内锚头新型锚索加固作用机制和工程设计应用具有一定的参考价值。     

土质边坡预应力锚固段应力分布及监测分析

文章基于某地铁车站基坑边坡的预应力锚索现场监测试验,研究了锚索张拉过程中的内锚头变位与内锚段载荷的非线性传递,及运行初期内锚段应力随时间变化规律。试验结果表明,拉力集中型锚索张拉阶段轴力分布呈现严重的应力集中和非线性特征,运行初期荷载从内锚段起始端向尾部发生了转移和调整,锚固段轴力整体上表现出反"S"形曲线。锚索在使用期间,初始阶段锚索锚固段轴力损伤较大,后期锚索锚固段轴力相对变化较小。     

适用于软岩边坡加固的压力分散型预应力锚索锚固机理研究

利用有限差分程序FLAC对压力分散型预应力锚索的锚固机理进行了研究。和拉力集中型锚索相比,压力分散型锚索有以下优点:锚固段浆体轴力峰值仅为拉力集中型的1/n(n为承载体的数量)且为受压状态;剪力峰值较小且能较均匀地分布于整个锚固长度上;可以提供较大的锚固力。这些特点说明压力分散型锚索更适用于软岩边坡的加固,增加承载体的数量是提高压力分散型锚索锚固力、改善其受力状态的有效途径。     

拉力型和压力型自由式锚索现场拉拔试验研究

通过现场拉拔试验的方法,给出岩质边坡体内拉力型和压力型自由式锚索注浆体与孔壁间的剪应力分布曲线及拉力型锚索钢绞线与注浆体间剪应力分布曲线,获得剪应力沿锚固段长度的分布规律。试验结果表明,对于拉力型锚索,注浆体与孔壁间的剪应力峰值要小于注浆体与钢绞线间的峰值,但剪应力分布长度要长,峰值剪应力出现点后移;无论是何种自由式锚索,剪应力在注浆体与孔壁间的分布都是很不均匀的,峰值剪应力在锚固段出现的部位不同。在相同的荷载作用下,压力型锚索的剪应力峰值大,分布长度短,衰减快。随着锚索荷载的增大,拉力型锚索锚固段的有效长度增加明显,而压力型锚索剪应力峰值增加明显。拉力型锚索的承载力是一定的,当需要提供较小的锚固力时,常采用该种型式的锚索,其施工关键是要保证注浆体的长度;压力型锚索的承载力与承压锚固段分级的数量成正比,当需要提供较大的锚固力时,需采用压力分散型的锚索,其施工关键是要保证注浆体的饱满程度,避免注浆体的收缩。     

压力分散型锚索非均匀剪应力设计方法

目前的研究已经认识到预应力锚索（杆）锚固段剪应力沿长度分布并不是均匀的,非均匀剪应力设计方法是预应力锚索设计的发展方向,但设计中仍采用均匀剪应力的设计方法,其原因在于没有建立起广泛认可的剪应力分布模式和计算方法。压力分散型锚索承载力高,锚固段剪应力分布更为集中,采用非均匀剪应力设计方法对于压力分散型锚索进行设计的必要性更为显著。根据3组室内足尺模型试验测得的锚固段剪应力分布规律,采用数值计算方法进行多因素影响计算,分析了压力分散型锚索锚固段注浆体与围岩界面剪应力分布特征,总结出2种分布模式,并确定了分布模式曲线的关键参数。根据所提出的2种分布模式进行公式推导,建立了压力分散型锚索非均匀剪应力设计方法,采用该方法计算得到的结果可以很好的与数值计算及模型试验结果相吻合。     

压力分散型锚索在高边坡加固中的施工控制

压力分散型锚是近年来发展的一项新技术,克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷,形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系,其采用独特的结构构造和施工工艺,将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区,分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上,从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度,显著地提高了锚索的承载能力,因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态,灌浆体不易开裂,有利于锚索体防水、防腐.本文就此项技术在工程施工中的关键工序控制作一些探讨.     

压力分散型锚索在高边坡加固中的施工控制

压力分散型锚是近年来发展的一项新技术,克服了拉力型预应力锚索承载力与锚固段长度非线性增长、粘结应力峰值突出、防腐性能较差等性能缺陷,形成了具有独特传力机制和良好工作性能的单孔复合锚固体系,其采用独特的结构构造和施工工艺,将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区,分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上,从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度,显著地提高了锚索的承载能力,因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态,灌浆体不易开裂,有利于锚索体防水、防腐。本文就此项技术在工程施工中的关键工序控制作一些探讨。     

压力分散型预应力锚索张拉施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于单元间长度不同，在相同张拉力条件下各单元的应力状态存在差异，另外受挤压区岩体变形（锚头位移）和张拉设备等因素的影响，相对于拉力型锚索各锚索单元也易产生应力差异，当差异较大时，易造成个别单元应力超限或破坏，影响锚固效率和加固体安全。因此，施工中结合边坡岩体特性和张拉设备条件探讨科学的张拉工艺是压力分散型预应力锚索施工中的重要环节。文章以山东省某高速公路压力分散型锚索张拉施工为实例，通过对压力分散型锚索几种张拉方法的单元受力状态分析和同—三高速公路山东青岛段K14＋600-950边坡工程检验成果，提出了压力分散型锚索先差异荷张拉后超荷载张拉的两序张拉工艺方法。为类似工程提供一定借鉴经验。     

压力分散型锚索锚固段受力特性试验分析

压力分散型锚索锚固段注浆体与围岩的黏结应力是荷载传递研究的核心问题,目前直接测试界面黏结力存在一定的难度。针对压力分散型锚索注浆体的轴对称应力条件,在现场试验中通过自制的应变砖测点直接测得靠近孔壁的注浆体切向剪应力,以反映界面黏结力分布,同时进行了钢绞线握裹力测试。分析了轴向应变与切向剪应力的分布规律,探讨了轴向压缩量对荷载传递的特性的影响。采用 FLAC^3D 进行数值模拟,对锚固段注浆体轴力的不均匀性、注浆体切向剪应力与注浆体与围岩接触面剪应力分布的联系与差别等进行探讨。确定了现场试验和数值计算条件的压力分散型锚索有效长度为 2 m 左右,并建议将锚固段设计长度改为 3 m 。     

基坑工程预应力锚索锚固力试验研究

基坑工程预应力锚索锚固力的影响因素很多，主要有锚固段的岩土层物理力学性质、锚索施工工艺及锚索张拉锁定过程中的预应力损失等。通过工程试验，分析锚索锁定时钢绞线不均匀受力，造成这种现象主要有两个原因：（1）千斤顶在自重作用下，千斤顶轴心偏离锚索的轴心；（2）锚杆孔的施工角度与设计角度的误差，引起锚索与锚座不垂直。通过试验分析单次张拉锁定的预应力损失、循环荷载下锁定的预应力损失，循环荷载下，锚索的锚固力增加，预应力损失减少。分析基坑开挖过程中锚索锚固力动态监测结果。讨论锚索抗拔验收试验标准存在的问题，提出锚索弹性变形简化计算方法，对锚索抗拔验收试验标准提出了改进建议，锚索抗拔验收试验应综合考虑锚头总位移、每级荷载下锚头位移量及卸荷后锚头位移的回弹率等3个指标。     

压力分散型锚索锚固段力学性能试验研究

 对压力分散型锚索锚固段力学性能进行现场试验,并对试验锚索进行回收。对锚固段应力分布状态进行观测,根据试验结果拟合出压力分散型锚索锚固段应变分布方程和轴力分布方程。现场试验和理论分析证明,其独特的结构型式决定其具有可靠的防腐蚀性能,其承载能力和锚固性能均优于传统的拉力型锚索。另外,压力分散型锚索还具有可回收性,很好地解决城市中锚索超越“红线”施工的问题,在城市深基坑加固工程中必将得到广泛应用。     

荷载分散型锚索的改进研究及应用

本文通过对压力分散型锚索主要结构特点的分析,指出其索体的结构缺陷,并进一步提出应用新型让压锚具技术对预应力锚索的结构改进,克服了原有的压力分散型锚索结构的固有缺陷。在相同的锚固机理下,作者提出根据锚固需要可设计让压锚具的让压点,使预应力锚索具有一定的应力释放功能,能将被锚固岩土体的过大变形释放,有效保护锚索的使用应力水平,提高锚索使用的安全性和耐久性。经过工程应用,证明其结构合理,锚固方便,极大提高了施工的可靠性。     

锚固段侧阻力分布的一维滑移-软化半数值分析

工程实际表明，预应力锚索（拉力型）锚固段侧阻力的沿程分布多呈单峰上凸曲线，而较多解析推导及半数值分析采用锚固体与孔壁界面的严格全程黏结假设，其计算结果难以解释这一现象。对此，以岩土介质的半无限弹性体假设为基础建立一维力学模型，利用半无限体Mindlin问题的位移解析解，以半数值法求得岩土体与锚固体的孔壁界面位移差值。通过引入侧阻力与位移差值的滑移-软化模型关系，对锚索锚固段的侧阻力分布进行半数值求解探索和算例讨论。相对于锚固段严格全程黏结假设，考虑孔壁界面侧阻力滑移-软化特性更符合实际情况，在张拉力作用下，锚固段始端一定范围的滑移使该区段侧阻力降低，应力向深处转移调整，从而形成侧阻力分布的单峰曲线。     

压力型锚索锚固段应力分布及影响参数分析

采用理想弹塑性载荷传递函数关系,根据压力型锚索锚固段的受力平衡,利用锚固体、锚索和注浆体之间共同作用的位移模式,导出压力型锚索锚固段的剪应力和轴向力的分布函数。在此基础上讨论不同参数锚固段应力分布的影响。通过分析得出:(1)外部施加的预应力越大,在锚固体受力容许范围之内,其锚固效果越好;(2)通过对综合参数EA的分析得出,此参数是锚固体的力学参数和结构参数的综合,从物理意义上增加锚固段的有效直径或提高锚固段的弹性模量均可改善其锚固效果。所得结果为压力型锚索的设计和计算提供一种理论参考。     

锦屏左岸拱肩槽边坡稳定性及预应力锚索加固措施研究

应用大型分析系统软件FINAL,采用特有的接触界面单元模拟潜在滑动面和特殊的锚索单元模拟预应力锚索,对锦屏一级水电站左岸拱肩槽边坡潜在不稳定块体进行稳定性分析和加固措施研究。高边坡开挖、预应力锚索加固施工过程的数值仿真分析结果表明,采用界面单元、锚索单元,充分考虑了岩体中的不连续结构面以及预应力锚索的预应力和刚度对岩质高边坡稳定性和应力场、位移场的重要影响,较好地反映出预应力锚索在各种工况下的工作性态及加固机制,对工程中岩质高边坡的稳定性分析、加固设计有较好的借鉴和指导作用。     

预应力锚索锚固机理的数值模拟试验研究

为研究预应力锚索对三峡船闸高边坡岩体的加固效果，采用三维显示有限差分法，建立预应力锚固数值仿真模型，进行一系列计算机模拟试验。结果表明：预应力铹索在张拉过程中在岩体内形成了表层压缩区，由于多根预应力锚索的应用，每根锚营的压应力集中区相互叠合形成一个连续发布的压缩带，其分布形态与锚索布置方式、间距、锚索根数以及预应力的大小有关。对于三峡船闸高边坡，在预应力锚索和系统锚杆的共同作用下形成表层压缩带，构成了所谓的岩石锚固墙，进而缓解岩体力学性关随开挖爆破的优劣过程，限制边坡岩体的变形，改善了坡的稳定性。     

岩土锚固工程的若干力学概念问题

我国当前某些岩土锚固工程存在力学概念模糊、设计施工方法不当,导致锚杆失效、工程失稳现象频频出现,工程坍塌破坏等事故也时有发生。通过对岩土锚固的典型工程及事故工程调查、理论分析和试验研究,研究显著影响锚固工程的稳定性与健康发展的若干力学概念问题,旨在为提高锚固工程的设计施工水平,改善锚固工程的安全性与经济性提供依据。主要研究结果为:(1)预应力锚杆(索)具有提供主动抗力、能将结构的拉力传至深部稳定地层等力学特征,凡抵抗倾倒、竖向位移、沿基础底面、地层剪切面破坏和洞室坍塌的结构锚固均应采用此类锚杆。(2)适应张拉控制应力要求的锚杆筋体截面,足够的自由段长度和能充分调动地层抗剪强度的锚固体形式是提高锚杆受拉承载力的基本要素。(3)压力分散型锚固体系显著改善了锚杆的荷载传递机制与防腐保护性能,具有良好的力学与化学稳定性。(4)施锚时机滞后是影响锚固工程稳定性的主要因素之一。及时施作低预应力(张拉)锚杆和发展预制的钢筋混凝土块件作锚杆的传力结构,可有效控制和避免施锚时机滞后现象。(5)为改善高应力低强度岩层中的大型洞室的稳定性,应全面采用低预应力锚杆作初期支护,严格控制高预应力锚杆施作滞后,提高锚杆拉力设计值与初始预应力值和加强围岩变形–锚杆抗力(刚度)相互作用失衡的调控力度。     

新型预应力锚拉式桩板墙的原型观测分析

该结构由墙面桩、挡土板、预应力锚索、锚定桩及填土组成。在结构中埋设土压力盒、钢筋计、混凝土应变计、锚索拉力环、填土中的沉降杯、墙面桩的水平位移观测尺,观测土压力、桩弯矩及位移、锚固段接触面应力、锚索拉力、填土沉降等;观测结果表明锚索张拉能有效降低桩身最大弯矩并使墙后土压力值的大小及分布明显改变,出现新的规律;而且,在双排锚索的张拉作用下锚固段长度可适当减小。     

预应力技术在宁波外滩大桥工程中的运用

宁波外滩大桥主桥采用主跨225m的独塔四索面异型斜拉桥结构,引桥采用预应力混凝土连续梁结构。本文着重介绍了外滩大桥主桥斜拉索及锚固体系、后锚点预应力及吊杆锚固体系、塔墩钢-砼连接节点、引桥预应力砼连续箱梁设计、索塔转体提升施工过程预应力张拉控制等预应力工程技术运用,对类似工程具有一定的参考价值。