充气锚杆在软土中的力学特性试验研究

充气锚杆是一种新型扩大头锚杆,模型试验有利于了解充气锚杆的变形与承载特性。根据充气压力与膨胀体积关系,分别采用清水与水泥浆作为膨胀介质,分析橡胶膜膨胀体在软土中的变形特性,得到充气锚杆膨胀体近似呈圆柱状。在此基础上通过改变膨胀体径向应变的大小进行一系列抗拔试验,得出充气锚杆极限承载力随膨胀体径向应变的增加而增大,但极限位移也增大。针对充气锚杆单以橡胶膜承担荷载时橡胶膜抗拉强度较小及位移过大的不足,分别设计钢丝加强及灌浆固结两种改进方法,并进行了抗拔试验对比分析,研究结果表明：钢丝加强型充气锚杆将承担在橡胶膜上的荷载转移到钢丝上,提高了充气锚杆极限承载力;灌浆固结型充气锚杆结合了充气锚杆与普通注浆锚杆的优点,显著减小了极限位移。该两种改进方法为充气锚杆的实际应用作了有益的探讨。     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式。并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系。结果表明：锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加。     

基于二次回归法的充气锚杆锚固特性影响因素分析

为了明确影响充气锚杆锚固特性的因素及因素间的交互影响,采用二次正交回归组合设计法,以抗拔承载力和位移作为评价指标,对充气锚杆埋深、气囊压力、土层含水率进行试验,并用响应面法进一步验证。结果表明:对充气锚杆极限抗拔承载力和极限位移产生影响的因素中,埋深的影响最大,但非越深越好,原因在于土压力过大时,形成的气囊较小,从而影响锚固效果;充气压力的影响次之,总体上随着充气压力的增大而增大;土体含水率的影响最小,通过对数据的分析,可以得出含水率的增加,会降低充气锚杆的锚固作用,但数据差异小,所以含水率起次要作用;埋深和充气压力的交互作用最为显著,充气压力与含水率组大于埋深与充气压力组产生的交互作用。     

拉格朗日差分法的预应力锚杆数值模拟与应用

深基坑预应力锚杆的极限拉拔承栽力的确定是预应力锚杆设计成功与否的关键因素之一.运用快速拉格朗日差分法模拟深基坑中单根预应力锚杆的加固作用机理.分析各个参数对锚杆拉拔力的影响.数值模拟结果表明,随着注浆压力的增加,锚杆的极限承载力相应增大;锚杆的极限承载力随着锚杆锚固段长度的增加呈非线性增长.以实际工程为例对不同岩性的锚杆拉拔试验进行分析,数值模拟结果与现场试验数据吻合较好,为深基坑工程中预应力锚杆的数值模拟计算参数的选取和锚杆设计应用提供参考依据.     

锚杆临界锚固长度解析计算

采用理想弹塑性荷载传递函数,通过分析极限承载力与锚杆长度的关系,推导了锚杆临界锚固长度的解析算式,并在此基础上进一步分析了摩阻力分布、极限锚固力与锚固长度的关系。分析表明,当锚固长度小于工程临界锚固长度时,摩阻力分布较为均匀,而锚固长度的增加对极限承载力提高明显。基于这一点,建议锚杆的设计长度应小于工程临界锚固长度。为方便工程应用,还提出了工程临界锚固长度的理论计算方法和快速估算方法。     

基于能量原理的压力型锚杆数值模拟计算

根据能量原理,推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式。其中锚固体与周围土层的黏结力计算采用弹塑性剪切位移模型,并考虑因位移过大而发生土层卸荷的情况。提出了最小势能原理在压力型锚杆问题中的应用方法,并给出了能量方程的程序求解流程。最后通过算例分析了压力型锚杆在各级荷载下的轴力、位移以及剪应力分布情况,进一步讨论了压力型锚杆的荷载–位移曲线,计算了压力型锚杆极限锚固长度。得出的结论：①压力型锚杆在大部分荷载下都处于弹性工作阶段,一旦进入塑性状态,就表明即将达到承载力极限;②考虑土层卸荷情况的锚固体能量传递理论可以解释压力型锚杆极限锚固长度的存在。     

自旋锚杆安装扭矩与锚固力关系研究

依据原地旋转模型和圆筒形模型,研究了自旋锚杆安装扭矩与锚固力的关系,指出两者均随锚叶直径的增大而增加。结合西安地铁2号线张家堡标段基坑工程,对自旋锚杆进行试验,试验结果表明:在不改变自旋锚杆自身参数情况下,安装扭矩与锚固长度呈线性关系,锚固力与锚固长度呈抛物线关系;当锚固长度一定时,锚固力和安装扭矩基本上呈线性关系。指出可以在工程应用中直接通过安装扭矩反映锚固力大小。     

钢筋抗浮锚杆外锚固承载性能试验研究

通过专门设置的现场拉拔试验,测定几种钢筋抗浮锚杆外锚固(与基础底板锚固)极限抗拔承载力和滑移量,分析其承载性能和受力机理。研究表明,在标号C30混凝土底板中,相同直径与弯曲半径,不同竖直锚固长度与弯折长度的钢筋抗浮锚杆,均发生拔断破坏,破坏荷载均大于340kN,最大滑移量为11~21mm,各锚杆断裂位置均发生在距混凝土表面7~9cm处,与同等试验条件下不弯折的钢筋抗浮锚杆相比,极限承载力较大,且破坏特征不同;弯曲处理后的钢筋抗浮锚杆与混凝土之间平均粘结强度随着滑移量的增大而提高,随着外锚固长度的增加而降低,与混凝土之间的平均粘结强度的增加速率随滑移量的增大而减小。     

土遗址用变径木锚杆锚固机理数值模拟研究

基于室内拉拔试验的物理模型,利用FLAC3D建立变径木锚杆拉拔数值计算模型,分析了变径木锚杆锚固系统的荷载传递规律、界面剪应力分布和传递规律、浆体土体应力场和位移场,并通过数值试验研究锚孔直径、锚杆直径和锚固长度对锚固效果的影响。研究结果表明:数值试验结果与室内拉拔试验结果较为吻合,证明数值模拟木锚杆拉拔过程的可行性和科学性;木锚杆浆体界面剪应力沿锚固段分布不均,主要集中在锚固段顶端和末端的0.1m范围内,末端界面剪应力呈增大的趋势与其变径的结构特征有关,其变径的特点在一定程度上提高了木锚杆的抗拔力;变径木锚杆同时具有拉力型和压力型锚杆的特征,径向具有剪胀作用;锚固影响因素中锚孔直径、锚固长度对木锚杆抗拔力影响显著,而锚杆直径对其影响相对较小;提出了木锚杆极限抗拔力计算公式。     

边坡锚杆拉拔模型试验研究

针对滇黔玄武岩地区的土质边坡情况,设计了边坡锚杆拉拔室内模型试验.试验获得了在固定拉拔力下,不同锚固长度的锚杆的荷载-位移曲线.并在注水情况下,得到了锚杆预应力随时间的变化曲线和锚杆位移随时间的变化曲线.试验研究结果表明,锚固长度与承载力间不是简单的线性关系,而存在一个临界锚固长度,在锚固长度大于临界锚固长度的情况下,增加锚固长度并不能提高抗拔极限承载力;水对锚杆承载力的影响非常大,     

充气锚杆循环荷载作用下的位移规律试验研究

充气锚杆是一种新型扩大头锚杆,在软弱地基区域工程建设以及海洋资源的利用过程中,有其特殊的优势。笔者设计自制了充气锚杆实验槽,利用该实验槽开展了砂土中的充气锚杆循环荷载试验,揭示了砂土充气锚杆循环荷载作用下的位移变化规律。结果表明:(1)充气锚杆抗拔过程分为3个阶段:弹性位移阶段、弹塑性位移阶段和塑性位移阶段,前2个阶段,充气锚杆的塑性位移与荷载成指数函数关系;(2)随着循环荷载峰值的增加,充气锚杆在循环荷载下的位移发展速度增加,单次循环下的残余位移量与总残余位移量增加,最终的位移量也相应地增加。(3)极限抗拔承载力随着循环次数的增加而变小。     

新型钉式双锚头压环锚杆锚固机理及工程应用

提出一种新型钉式双锚头压环锚杆，此种锚杆通过双锚头来提高锚固力，即：第一锚头起导向作用，第二锚头与围岩作用，提高锚杆的锚固力，在软岩中第一锚头有直接锚固作用。通过调整压环与锚头之间的距离来确定锚杆的锚固长度。还介绍了此种锚杆的技术参数，并与砂浆锚杆与管缝锚杆进行试验对比，发现钉式双锚头压环锚杆具有锚固力大，后期锚固可靠。锚杆受力后移出量小，能有效地加固围岩，阻止围岩变形，且安装打设迅速，并可立即承载，锚杆各部位结构设计合理，功能齐全，适应性强等特点。通过在大雁局三矿现场应用表明，其现场应用效果较好。     

早强锚杆在高地应力层状软岩隧道中的应用研究

以在建的成都-兰州铁路杨家坪隧道为工程依托,选取条件基本相同的30m典型围岩区段为试验段,对普通锚杆、早强锚杆支护时的洞周位移、围岩与初支接触压力、型钢拱架应力及其锚杆轴力进行实测对比分析,探讨了早强锚杆在高地应力陡倾层状软岩隧道中的作用机制。结果表明：高应力软岩隧道中锚杆轴力为拉力,早强锚杆比普通锚杆轴力更大,可以使隧道洞周位移减小40%|早强锚杆使隧道边墙围岩压力和钢架拱顶应力减小,围岩压力分布和钢架受力趋于均匀|早强锚杆通过注浆材料深入围岩,可以提高围岩层面强度|及时发挥锚固作用,抑制了围岩渐进破坏过程,从而减小围岩塑性区|加长了锚杆的拉拔长度,减小围岩与初支接触压力,改善隧道支护的受力状况,有效地控制隧道变形。     

让压中空涨壳注浆锚杆在大变形隧道的应用

在高地应力软岩大变形隧道施工中,采用了让压中空涨壳注浆锚杆技术,通过综合应用钢质涨壳锚固、让压锚具合理滑移、垫板承托受力、中空注浆等技术,改善了系统锚杆参与受力的同时参与让压形变,合理将主动支护与被动支护相结合,有效的抑制了围岩开挖后收敛及沉降变形过大,控制了变形侵限,确保了施工安全。     

拉力型土工布加筋复合锚杆锚固界面应力传递试验分析

土工布复合锚杆是一种可应用于松散地层锚固工程的新型锚锭结构。以某滑坡治理工程为平台,开展了拉力型土工布加筋复合锚杆锚固体与破碎岩土体界面间应力传递规律的实测研究。现场试验结果表明,土工布的加筋鼓胀作用调整了锚固体与破碎岩土体接触界面的应力分布,土工布加筋复合锚杆锚固段近端存在稍长的应力协调缓冲段,随着荷载增大,黏结应力峰值向锚固段深部转移的现象不明显;实测破碎岩土体中拉力型土工布加筋复合锚杆主要抗力区域分布在3.0~13.0 m之间,即有效锚固体长度以不超过15 m为宜,过长的锚固长度对提高锚杆抗拔力意义不大;在松散破碎岩土体中应用土工布加筋复合锚杆技术能起到提高锚固力与节约成本的双重作用。     

竖向预应力精轧螺纹钢筋锚具接触刚度识别及其张拉力测试原理

基于预应力混凝土箱梁桥腹板竖向预应力精轧螺纹钢筋锚固螺母与锚垫板通过接触传递预应力，其法向接触刚度、锚固螺母段抗弯刚度与张拉力存在正比增加关系，建立竖向预应力筋外露段双参数变化的动力学模型，获得锚固螺母与锚垫板法向接触刚度与张拉力的关系式，室内模型试验和多座桥梁现场试验表明其法向接触刚度与张拉力关系具有稳定性。在此基础上提出现场标定法向接触刚度与张拉力关系的方法和现场测试竖向预应力精轧螺纹钢筋张拉力技术路线，并形成测试标准，可彻底解决竖向预应力精轧螺纹钢筋张拉力失效的问题。     

框架预应力锚杆挡墙的系统可靠性分析

将立柱视为连续梁,锚杆视为固定或弹性支座,土压力荷载视为梯形分布,基于矩阵位移法与Matlab的符号函数求解功能,编制锚杆和立柱内力的求解程序。视锚杆的失效为脆性破坏与延性破坏的中间状态,分别按脆性破坏与延性破坏计算锚杆体系失效概率的上下限。对工程实例的计算结果表明,若将锚杆视为脆性结构,当其中一根锚杆破坏后其邻近锚杆失效概率迅速增加,最大增幅近12倍,验证脆性构件组成的超静定结构可视为串联系统;然后基于各根锚杆功能函数之间的相关系数矩阵,得到脆性破坏时锚杆体系失效概率的上限。最后,以立柱上所有锚杆同时达到极限状态的理想状态构建锚杆体系延性破坏时的功能函数,得到其失效概率的下限。     

锚杆抗拔力的可靠性分析与设计

本文将影响锚杆抗拔力的主要参数作为随机变量 ,利用 JC法分析了锚杆可靠度 ,讨论了这些随机变量的变异性对锚杆抗拔力的影响 ,并基于目标可靠度指标 ,提出了一种锚杆锚固长度的可靠性设计方法。