伞式自扩锚及其在基坑支护中的应用

介绍了伞式自扩锚装置及其在基坑支护中的应用,结合拉拔试验,研究了该装置抗拔力估算方法、施工工艺及其在基坑支护过程中的位移特征,基坑监测资料表明伞式自扩锚可以将锚固力传到深远土层中去,有效地控制被锚固体的位移。     

扩体锚杆拉拔破坏机制模型试验研究

 扩体锚杆拉拔过程中的锚周破坏体形态对于研究扩体锚杆的承载机制具有重要意义。为能够清晰地对锚周土体在锚杆拉拔过程中的破坏体形态进行观测与分析,应用数字照相变形量测技术对竖直拉拔的扩体锚杆进行一系列室内模型试验,得到扩体锚杆锚周砂土全变形场数字图像分析结果。试验结果与分析表明,深埋扩体锚杆破坏体形成于土层表面以下,呈封闭气球形。在极限承载力状态出现前,破坏体范围不断扩大,而在此之后,破坏体范围不再扩大,其内部土体被大幅压缩挤密。锚周土体剪切带在全过程中呈竖直的狭长带状,破坏体范围内的剪应变幅度不断增大。在此过程中,扩体段顶面以上的砂土发生体积压缩而侧面部分土体膨胀。在此基础上,建议以实际观测的破坏体形式建立扩体锚杆破坏模型与承载力计算方法。     

扩翼式连接钢框架抗震性能试验研究

为了深入研究扩翼式连接钢框架的抗震性能,设计制作了一榀1∶2缩尺比例的两层扩翼式连接钢框架,采用试验和有限元分析方法研究了扩翼式连接钢框架在低周往复水平荷载作用下的荷载-位移滞回性能、刚度及强度退化、塑性铰变形能力、耗能以及破坏模式等抗震性能。研究结果表明,扩翼式连接钢框架在低周往复水平荷载作用下,塑性铰自梁柱连接焊缝位置移出,塑性铰中心在扩翼段变截面以外位置形成,达到保护梁端连接焊缝防止发生脆性断裂的延性设计目标;扩翼式连接钢框架的荷载-位移滞回曲线表现出较好的塑性变形和耗能能力;进入屈服后随荷载增加受二阶效应影响结构的强度退化呈加快趋势;梁端翼缘截面扩大后,梁端承载力相应提高,但节点域刚度有所降低,设计中应采取构造措施对节点域进行补强,避免出现"强梁弱柱"现象。     

宽幅钢箱自锚式悬索桥荷载试验研究

为避免中断交通,新建洪塘大桥主桥通过不中断交通下的横桥向"三分幅"与纵桥向"二阶段"两次体系转换形成自锚式悬索桥.本文通过MIDAS/Civil建立杆系有限元模型,分析了初应力对成桥荷载试验的影响,并探究该桥在设计使用荷载作用下的静、动力工作性能.研究结果表明:分幅施工产生的初应力对自锚式悬索桥钢箱梁内力影响为定值,成...     

重复荷载作用下岩锚体系力学特性和黏结性能试验研究

 为研究岩锚体系在重复荷载作用下的性能,设计2组室内试验,试验采用钢筋锚固混凝土基体模拟岩锚体系。通过对体系施加重复荷载,得到在重复荷载作用下锚的拉拔力与位移的全过程;利用预埋在体系内部的应变片,实测锚束体–灌浆体界面的黏结应力分布及其变化规律,提出在重复荷载作用下的钢筋–混凝土界面的黏结应力分布特点。试验结果表明：2组试件在重复荷载作用下的破坏形式均为锚束体从灌浆体中拔出。为描述体系的破坏过程,基于试验结果及已有的研究成果,提出破坏过程中荷载位移变化的4个阶段。在此基础上,探讨破坏过程中界面上黏结力的变化特性,并根据不同阶段的临界位移,提出重复荷载作用下岩锚体系的设计建议。     

浅埋软岩隧道式锚碇稳定性原位模型试验研究

为了研究高拉拔荷载作用下浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇的稳定性(强度特性、变形规律及长期稳定性),以某在建的长江大桥隧道式锚碇工程为依托,开展了缩尺比例为1∶10的浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇原位模型试验(蠕变试验、极限破坏试验)。研究发现:浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇具有较高的承载能力,在设计荷载甚至在高于设计荷载几倍的荷载作用的情况下,其蠕变变形呈现出基本上趋于稳定的趋势,具有一定的长期稳定性。其破坏模式为锚塞体上方的岩体破裂成块体状,锚塞体下方沿与岩体接触面产生整体错动,破坏的下边界为锚塞体与岩体的接触带,锚塞体混凝土未发生破坏。此外,还探讨了在高拉拔荷载作用下,锚塞体地表围岩蠕变变形的空间分布规律以及锚塞体地表围岩、深部围岩各部位的变形规律。研究成果可为类似的工程提供参考和借鉴。     

砂卵石地层自钻式锚杆锚固性能现场试验研究

为研究自钻式锚杆在砂卵石地层中的锚固性能,开展了18根自钻式锚杆的现场拉拔试验,从极限抗拔承载力、荷载-位移曲线及界面平均粘结强度等方面进行了分析。结果表明：砂卵石地层中自钻式锚杆的极限抗拔力随锚固长度的增加而增大,当锚固长度超过一定数值后,对提高锚杆极限抗拔力的能力有所下降;在破坏荷载前,自钻式锚杆的抗拔荷载–位移曲线基本呈线性,且位移量较小,达到破坏荷载时,位移量急剧增大,荷载–位移曲线出现明显拐点;锚固体–卵石界面平均粘结强度均值为0.14 MPa,高于该地区卵石层推荐的qsk值0.11 MPa,且锚固长度约在2～4 m时,界面平均粘结强度整体处于较高值。     

囊压式扩体抗浮锚杆承载特性和工程应用建议

针对兰州第三系风化红砂岩遇水软化崩解、扰动后强度急剧降低、抗浮锚杆质量难以保证等问题,在现场拉拔试验基础上,分析了囊压式扩体抗浮锚杆的荷载-位移曲线、弹性和塑性变形规律、承载特性和破坏特征,从锚杆成孔方式、布置形式、锚杆长度、防排水措施和侧摩阻力的提高方法等方面给出囊压式扩体锚杆在丰水砂岩中的工程应用建议。     

自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固端模型试验研究

以桃花峪黄河大桥为工程背景,开展自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固结构的缩尺模型试验研究,采用ABAQUS程序,建立了缩尺模型试验的精细有限元模型。试验研究表明:后锚板的荷载-应力曲线存在阶梯状分布特点,呈现沿后锚板、前锚板至顶板、纵隔板逐渐衰弱的规律,说明在缩尺模型试验中存在显著的圣维南现象。将有限元分析结果与试验结果对比分析,二者吻合良好,精细有限元模型能够较好地模拟缩尺模型试验。桃花峪黄河大桥主缆锚固结构设计合理,安全储备高。     

大厚度黄土地区夯扩桩承载力研究

夯扩桩具有单桩承载力较高、沉降较小等优点,在经济上也优于普通灌注桩体。为了说明夯扩桩在大厚度湿陷性黄土地区良好的承载性能,文中以某地区学生公寓楼工程为例,对夯扩桩的承载能力进行了试验研究。结果表明,试验桩具有较高的承载力,而且沉降较为均匀、沉降量小,可以作为承受较大荷载的建筑物的基础。     

新型伞状抗拔锚的室内试验及研究

针对传统锚杆的不足,设计出一种新型伞状抗拔装置,并制作出模型对其展开拉拔试验。试验包括锚头无灌浆和灌浆的伞状锚拉拔试验两组以及一组用于对比的竖直抗拔桩拉拔试验。试验结果表明:新型伞状锚的抗拔性能要优于传统的竖直抗拔桩,且锚头灌浆伞状锚的抗拔性能最好。在此基础上运用有限元软件模拟试验过程,验证了模型试验的可靠性。通过对其受力机理的研究,指出伞状锚主要依靠锚头兜住的土体重量以及兜住土体与未兜住土体之间的抗剪强度来提供抗拔力,并据此提出伞状锚的极限承载力特征值估算公式,为伞状锚的工程应用奠定了基础。     

拉压耦合大变形锚杆作用机理及其试验研究

在高应力作用下,围岩发生大变形破坏的现象非常普遍,硬岩常常产生严重的岩爆灾害,软岩则会表现出挤压大变形问题,严重影响深部工程安全。在这种条件下采用的支护体系不仅要具有较高的承载力,而且要能够适应较大的围岩变形而本身不发生破坏。提出了一种拉压耦合大变形锚杆,并详细介绍了它与围岩之间的相互作用机理。新型锚杆通过改善锚固结构,优化锚杆受力状态,提高了锚固结构的极限承载力,使锚杆杆体的变形性能得到充分的发挥,避免了传统锚杆因杆体不均匀变形导致的破坏问题。因而,高应力大变形条件下新型锚杆的锚固性能更优,更有利于保持围岩稳定。室内实验研究证实,在同等条件下拉压耦合锚杆的极限承载力明显大于传统锚杆,并且具有良好的大变形特性。针对矿山深部开采中遇到的软岩大变形和硬岩岩爆等灾害,新型锚杆将实现更优的加固效应。     

玻璃钢螺旋锚的现场拉拔试验

回顾了FRP螺旋锚的基本结构型式,介绍现场拉拔试验的设计,完成了无灌浆和灌浆FRP螺旋锚的现场拉拔试验。无灌浆锚杆的最大拉拔力约在10 kN左右,而灌浆锚杆的拉拔力提高到15～20 kN,且拉拔位移较小。拉拔试验结果与现有拉拔力公式的计算值进行比较,并对螺旋锚的结构和施工提出一些改进意见。     

碳纤维增强复合材料筋黏结型群锚静载试验研究

为了更好地了解环氧树脂封装的多根CFRP筋黏结型锚固的工作性能,对7组锚具组装件进行了静载试验,研究了各组组装件的破坏形态、荷载-滑移行为、加载过程中CFRP筋应变的发展等,并对影响CFRP筋黏结型锚具锚固的主要因素作了介绍。本研究,为CFRP筋黏结型锚具应用于悬挂建筑试点工程提供了有力的依据。     

腐蚀对锚索力学性能影响的试验研究

通过施加、未施加预应力钢绞线裸筋和施加、未施加预应力注浆空洞缺陷锚索4种不同类型锚索锚筋的腐蚀试验,分析研究在强腐蚀环境条件下锚索锚筋的腐蚀情况、腐蚀速率、力学性能随时间的变化规律等,对腐蚀造成锚索锚筋力学性能降低及不同类型试样的降低差异进行分析,对锚索腐蚀试样断裂荷载随时间的变化关系进行回归分析。分析结果表明:在相同的腐蚀环境条件下,存在注浆空洞(或PE套管、波纹管破损)缺陷的锚索,其腐蚀的速率比钢绞线裸筋要快,比无缺陷锚索更快;应力腐蚀对锚索锚筋力学性能的影响较大;在进行多种不同腐蚀环境锚索锚筋断裂荷载与腐蚀时间关系试验的基础上,可以通过锚索锚筋断裂荷载与时间关系的回归拟合曲线,推断某一腐蚀条件下锚索锚筋的断裂荷载,从而进行锚索的安全评价和寿命预测。     

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。     

全长黏结螺纹玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆蠕变试验研究

 通过4根全长黏结螺纹GFRP抗浮锚杆在长期荷载作用下的拉拔蠕变试验,研究了GFRP抗浮锚杆抗拔蠕变力学模型,计算出模型中的蠕变参数并对模型的正确性进行验证。另外,引入时间损伤效应的概念,结合蠕变力学模型推导出GFRP抗浮锚杆的长期抗拔力。结果表明,中风化花岗岩中GFRP抗浮锚杆在40%的极限荷载下才发生蠕变,GFRP锚杆在低荷载水平下蠕变性能优良,能够满足工程需要;Burgers力学模型能够很好的描述GFRP抗浮锚杆的蠕变规律,模型预测结果与试验结果具有较好的吻合程度,且随着拉拔荷载的增大,模型中的各力学参数均逐渐减小;建立的蠕变损伤模型用于预测GFRP抗浮锚杆的长期抗拔力具有较好的适用性。     

螺旋锚技术在静载试验测试工程中的应用

对螺旋锚技术的应用及类型进行了介绍,给出了螺旋锚的浅层锚、深层锚的抗拔力理论计算公式。对甘肃某湿陷性黄土强夯地基处理后的工地,根据浅层土工试验及原位测试提供的土层参数,进行了抗拔力计算,并同实际单锚、双锚抗拔试验进行对比,验证计算结果的可靠性。采用螺旋锚反力法共进行了800多台静载试验,提出各种类型的螺旋锚反力支架,介绍了螺旋锚反力法静载试验经济、快速、安全、承载力高、节能环保、技术成熟等优点,最后总结了采用螺旋锚反力法静载试验需要注意的问题,可指导类似反力装置的安装和使用。     

西北地区光伏支架微型抗拔类基础优化设计及试验研究

为了解决西北地区光伏支架基础的设计和应用问题,在传统抗拔类基础之上提出了微型锚杆复合桩。通过在西北某光伏电站砂砾石场地的现场足尺试验,由竖向位移观察装置及埋设在不同深度处的应力计对加载过程中各试桩的位移变形和轴力变化情况进行了全时动态监测,对比分析了传统抗拔基础和微型锚杆复合桩的承载特性及相关工程应用问题。结果表明:传统抗拔类基础的荷载 位移曲线形态因桩型不同而异,微型锚杆复合桩呈现缓变型;传统抗拔类基础的极限承载力普遍低于15 kN,而微型锚杆复合桩普遍高于60 kN,承载能力大幅度提高,但微型锚杆复合桩承载力随桩长提高方面存在临界长度（4 m）;微型锚杆复合桩抗拔承载特性优化参数分别从承载力、位移变形及复合优化效果3个方面定量表征了相近桩基尺寸下微型锚杆复合桩的优越抗拔工作性能;建议在西北砂砾石场地适度推广应用微型锚杆复合桩作为光伏支架抗拔基础,其中桩长设计可控制在4 m以内。