锚杆(索)拉拔试验分析系统的开发与应用

锚杆(索)基本试验和验收试验在锚杆(索)工程中具有重要地位,传统人工手算试验荷载和分析试验数据费时费力,本文针对锚杆和锚索试验荷载计算和试验数据分析进行了锚杆(索)拉拔试验分析系统的开发.分析系统可计算相关试验各级荷载值、锚索拉拔补偿荷载、锚杆和锚索理论弹性变形、分析试验数据、作出试验Q-s曲线图.系统界面友好,分析结...     

岩层中的压力分散型锚杆研究进展

压力分散型锚杆利用全长无粘结钢绞线,将外荷载分散到锚杆中不同位置的承载体上,通过承载体挤压砂浆体实现荷载传递。对岩体进行加固时,这种新型的锚杆系统能克服传统锚杆的不足,取得更加良好的锚固效果。本文介绍了压力分散型锚杆的荷载传递机理,对比分析了压力型锚杆与拉力型锚杆的优缺点,总结了当前国内对这种锚杆的理论分析、试验研究和工程应用几个方面的进展。可供相关工程技术人员参考。     

重庆地区不同规范中锚杆验收试验对比分析

该文对比分析了适用重庆地区的不同规范关于锚杆验收试验的相关规定,归纳总结锚杆抗拔承载力的计算方法以及安全系数的取值,并对锚杆验收试验的试验条件、检验荷载、数量、加载方式和合格评定标准提出要求,可供检测人员参考。     

国内外锚杆试验类型简介

国内锚杆试验类型分为基本试验、蠕变试验及验收试验3类,美国分为性能试验、验证试验及延长蠕变试验3类,欧洲分为探究试验、适应试验及验收试验3类,此外欧美还有提离试验、交变荷载试验、腐蚀防护完整性试验、确定波动荷载下最大工作荷载的试验等一些检测锚杆某些方面性能的试验。相对而言,美国标准对锚杆试验的要求简单一些,欧洲的更严格、更严谨一些。国内工程中,对锚杆基本试验的意义与作用尚重视不够,应把其作为探究性试验而非验证性试验,以便能够更为充分地测试及了解锚杆的性能。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅲ：现场试验

针对传统拉力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过开展现场破坏性试验,对拉力型锚杆及拉压复合型锚杆的承载能力、荷载位移曲线及应变数据进行分析,结果表明：3组拉压复合型锚杆TC12-3、TC11-1、TC21锚杆的平均破坏荷载分别提高至拉力型锚杆的2.81,2.01,2.52倍;拉压复合型锚杆套管内的拉力传递损失率最大为20.5%,在自由段内的拉力传递损失率最大仅为6.8%,拉力传递损失主要发生在承压锚固段上;TC12-3锚杆的受拉锚固段长度最短,单位受拉锚固段长度分担荷载最高;TC21-1锚杆的承压锚固段最短,单位承压锚固段长度分担荷载最高;锚杆破坏时,TC12-3、TC11-1、TC21-1锚杆的受拉承载系数分别为0.398,0.470,0.600;且TC11-1锚杆表现为承压锚固段与受拉锚固段同时破坏,TC12-3、TC21-1锚杆表现为先后破坏;拉压复合型锚杆锚固性能显著提高主要是由于荷载分解作用,界面剪应力双向传递机制及短锚承载效应;从荷载位移曲线来看,拉压复合型锚杆具有较好的抗变形能力,在岩土锚固工程中,具有显著的优势和广阔的应用前景。     

关于YB/T 4659—2018《抗浮锚杆技术规程》试验的方法

抗浮锚杆指安设于地层中承受地下水产生的上浮荷载的锚固设施,作为抵抗水浮力的设施得到了广泛的使用。在总结现行相关试验方法的基础上对抗浮锚杆试验方法和试验稳定标准进行了探讨;介绍了新编YB/T 4659—2018《抗浮锚杆技术规程》中对抗浮锚杆的试验要求和锚杆极限承载力标准值的取值方法,并结合工程实例进行了说明。     

荷载分散型锚杆验收试验方法探讨

近几年,荷载分散型锚杆(索)在重庆地区建筑边坡工程治理中使用得越来越多,所施加的预应力荷载越来越大,但荷载分散型锚杆(索)的验收试验在《建筑边坡工程技术规范》GB 50330—2013中并无具体规定,由此,在实际工程中荷载分散型锚杆(索)的验收试验在实施中尚存在若干疑问。该文对荷载分散型锚杆(索)验收试验的性质、方法等进行了分析和探讨,由此提出了相应的改进验收试验的方法,其分析结果和建议可供重庆市地标修编和相关技术人员参考。     

GFRP锚杆拉伸及剪切力学性能试验研究

玻璃纤维增强塑料(GFRP)是一种通过拉挤工艺形成的树脂和玻璃纤维复合新材料,该材料具有抗拉力学性能优越和耐腐蚀性能好的特点,其优越的抗腐蚀性能可以解决工程中诸多耐久性问题。本文采用直径为3～40 mm共18种不同直径的GFRP锚杆试件进行拉伸及剪切试验,研究了GFRP锚杆拉伸及剪切力学性指标,分析了荷载下材料破坏模式,研究结果表明GFRP锚杆应力-应变曲线呈直线型,材料具有强度高、脆性破坏的特征,并依据试验数据给出了抗拉强度、抗剪强度及弹性模量建议值。同时,数据表明GFRP锚杆与混凝土具有较好的变形协调性。该研究可为相关工程应用提供参考。     

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。     

应用玻璃纤维锚杆加固公路边坡现场试验

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料,具有良好的力学性能和耐腐蚀性能.通过拉伸条件下的强度、蠕变和温度试验,测试GFRP锚杆材料的抗拉、蠕变特征和温度效应,验证GFRP材料用于永久性加固的可行性.采用的GFRP锚杆为脆断性材料,弹性模量约40 GPa,屈服强度为400 MPa.在工作温度范围内,使用荷载条件下的GFRP锚杆材料的热稳定性与HRB335钢筋相当.在锚杆设计荷载作用下,GFRP筋未产生持续的蠕变变形.粤赣高速公路K3+728～904右侧边坡部分采用GFRP锚杆框架梁加固结构,作为永久性工程使用.通过现场观测GFRP锚杆的应力、加固边坡的坡面变形和坡体整体位移,验证GFRP锚杆作为永久性加固结构的可靠性.观测数据表明,GFRP锚杆的应力变化与加固坡体的荷载变化规律一致;在荷载的长期作用下,没有出现应力松弛现象,具有继续承担附加荷载的能力;由于弹性模量不同,GFRP锚杆的应力分布特征不同于钢筋锚杆,适宜于加固风化较严重的岩坡或类土质坡.     

The Mechanics of Inflatable Anchors in Cohesionless Soil

This paper describes an investigation into the performance and pullout capacity of an inflatable anchor system. The anchor system comprises a hydraulically inflated rubber membrane or packer that may be bored into place and then inflated to provide pullout resistance. A series of scaled physical model tests were used to study the anchor performance and pullout capacity. The model tests were done in a calibration chamber using cohesionless sand and anchors of various length, diameter, embedment depth and inflation pressure. The anchor behaviour during pullout is interpreted using finite element analysis that accounts for non-linear soil behaviour, inflation and subsequent deformation of the inflatable membrane, and anchor-soil interaction. The scaled model tests and interpretations assist with identifying the dominant mechanisms affecting the pullout capacity of inflatable anchor systems.     

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。     

土层锚杆拉拔界面松动破坏分析

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。     

新型可视土工拉拔试验仪的研发与应用

研制了一台新型可视自动采集数据的土工拉拔试验装置,可用于多种土工材料和填料作用下的拉拔试验。该装置改进了加载系统和反力系统,实现了拉拔界面的可视与数据采集的自动化,并可量测土工材料不同嵌固长度处的位移,获取土工材料变形值,探索筋土作用过程中筋材受力机理及界面土体位移变化规律。使用新研制的试验装置开展了以砾类粗粒土为填料的格栅拉拔试验,结果表明:上覆荷载增大,土中格栅的应变变小,土体与格栅的界面摩擦和嵌固作用越显著;筋土界面处土体颗粒存在平移及转动两种运动模式,且界面处土体形成稳定的位移集中带。     

杆状支护系统的耦合模型及应用

锚杆/锚索等杆状支护系统在土木工程界的应用很广。但到目前为止，杆状支护物与被支护体之间的耦合机理却尚未十分清晰，有关支护效果的可靠合理的评价方法也并未成熟。基于Shear-Lag理论，提出一种改良的计算分析方法来描述杆状支护材料、交界面和被支护体之间的耦合作用机理。分析锚杆拉拔试验中由耦合到破坏的整个过程，提出一个计算交界面其实粘结强度的新方法。普通拉拔试验中，交界面的平均剪切强度低于其真实强度。二者的差别受支护杆的锚固长度和试件材料的物理力学性质的影响。若忽略试件材料的变形模量，可能导致试验的计算值与其实强度之间出现很大的偏差。分析不同变形模量试件体的拉拔试验过程，对于软岩支护中金属体的室内拉拔试验，建议试件材料的变形模量和相应的锚固长度。圆形隧道周边锚杆的受力状态分析表明，锚杆受力后存在拉拔区、中性点和锚固区。中性点的位置不但和隧道的几何尺寸有关，还与岩石的物理力学性质有关．计算结果和实测结果进行了对比，二者较为接近。     

Limit States Design Calibration for Internal Stability of Multi-Anchor Walls

The paper describes the methodology and results of limit states design calibration for two limit states of Japanese multi-anchor wall (MAW) earth retaining systems: anchor plate pullout and anchor rod rupture due to soil self-weight loading. Bias statistics are computed from measured loads from instrumented MAW structures and in-situ anchor load tests. Two different load models and two different plate load capacity equations are used in the calibrations. A load factor of γ_Q=2.25 is recommended to meet a 3% load exceedance criterion using a new load model by the writers which increases to 3.00 if the current approach recommended by PWRC (2002) is used. A target probability of failure P_f=1% is used in calibrations and is judged to be a reasonable value for the highly load-redundant MAW systems. Resistance factors of 0.80 and 0.95 are recommended for anchor plate and anchor rod rupture limit states using the new load and resistance models proposed by the writers. While the paper is focused on one particular wall system, the reliability-based limit states design calibration approach described in the paper provides an instructive template for limit states calibration of other reinforced soil retaining wall systems in Japan.     

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。     

大型数控拉拔试验系统的研制及应用

跟踪国内外研发现状,结合交通部西部膨胀土项目的开展,研制了CS-LB01大型数控土工合成材料拉拔试验系统。该系统具有试件尺寸大、可采用恒力或恒速两种控制方式实现土工合成材料在不同填料中的拉拔试验、较真实模拟实际工况的特点。加载方式也因上下箱体顶(底)面设置气囊并辅以稳压伺服控制系统、设法消除填土受上下盒侧壁的摩阻影响而更加科学合理。此外,采用高精度拉力和位移传感器、自行开发数据采集分析系统并配套填料压实和起吊辅助设备,使整个系统的人工智能化水平大大提高。试验表明,该系统能较好模拟土工格栅在膨胀土中的工作状态,准确提供筋土界面间的受力、变形及变化规律,从而方便试验参数的采集及对土中加筋作用机理的研究。     

Uplift tests of jet mixing anchor pile

The jet mixing anchor pile is a new kind of supporting technology for foundation pit engineering in soft clay. The engineering features of jet mixing anchor pile as well as the difference between it and normal anchor bolt are introduced. The uplift tests of 4 jet mixing anchor piles are presented in detail to obtain the ultimate bearing capacity and load–deformation relationship of the piles. Load-transfer analysis, which is rarely applied in the analysis of uplift piles, is carried out on the piles with a hyperbolic calculation model. The load transfer method focuses on the interface between pile and soil, with which the non-linear behavior, the bearing capacity and the engineering features of the anchor piles can be fully studied. The calculated load–displacement curves of the piles have close agreement with that of the pullout tests, indicating that the proposed analytical solution is reasonable and feasible in predicting the bearing capacity of the piles. Thus, with this study, the supporting stiffness of the anchor pile can be predicted in the design stage of the foundation pit engineering, which is very important and meaningful in practical engineering. The decay curve of shear stress of soil surrounding the pile is derived with the load-transfer method, through which the minimum transverse space of each two piles can be decided against the pile group effect. Engineers can optimize the length and spacing of group piles through this.     

新型伞状抗拔锚的制作及其试验研究

 针对传统锚杆的不足,结合带扩大头桩锚的优点,设计出一种新型伞状抗拔装置,该装置主要由伞状锚头(可在土层中张开)和张拉锚索组成,在制作成型的基础上对其进行3组拉拔试验,其中2组用于比较伞状锚在锚头处灌浆与无浆的承载性能,1组用于比较其与竖直抗拔桩的承载性能。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。结合试验过程进一步对伞状锚的受力机制展开研究,结果表明,伞状锚的抗拔力主要来源于锚头兜住的土柱重力和兜住土体与未兜住土体之间的剪切摩擦两部分,由此提出伞状锚极限承载力特征值的估算公式,从而为伞状锚的工程应用奠定基础。