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.     

黏性土中静压沉桩贯入力学机制室内试验研究

针对均质黏性土地层,通过室内模型试验对静压沉桩贯入力学机制进行研究,讨论了桩端形式对于其贯入力学机制的影响特征。同时,将双壁开口模型管桩用于分离沉桩阻力中“土塞阻力”,获得了开口管桩贯入过程中内管桩身轴力、桩内侧摩阻力的变化规律。结果表明,不同桩端形式不仅关系到桩端阻力的发挥,而且对桩侧摩阻力亦产生显著影响;随深度的增加,闭口桩桩身轴力不断减小,开口桩距离桩底远的桩身轴力递减的速率逐渐增大,接近桩顶处轴力基本为0;桩身单位侧摩阻力随深度持续增加,开口桩外管桩身单位侧摩阻力发挥程度小于闭口桩;在同一深度处,随着贯入深度的增加,桩身单位侧摩阻力不断减小,即“侧阻退化”现象,且随着贯入深度的增加,该位置处桩身单位侧摩阻力减小的越大,与已有关于静压沉桩贯入力学特性研究结论相符。     

深基坑桩锚支护结构变形分析和数值模拟

以赣州市红旗村改造项目的深基坑工程为依托,利用有限元软件Midas对深基坑桩锚支护结构进行了数值模拟研究.通过对比基坑土体变形值和实际监测变形值,验证了此模型的准确性和可行性,得出锚杆轴应力在自由段分布均匀,在锚固段逐渐减小的变化规律.此外,深入分析了深基坑桩锚支护结构变形的影响因素,结果表明:增加支护桩的桩长、缩小桩间距可以很好的抑制基坑土体位移,但是增加到一定程度后,这种抑制基坑土体变形的效果十分有限;优化锚杆锚固位置,可以有效提高锚杆利用率,当第三层锚杆锚固深度在6.5~7 m时,两层锚杆的轴力大小相近,为最佳锚固位置.     

钻孔灌注桩基承载力影响分析

根据桩基现场原位试验,分析了钻孔灌注桩的桩基承载力的性状特征.试验结果表明：各截面的轴力随着荷载的增加而增加,而在同一级荷载下轴力沿桩的深度逐渐变减小,说明桩长是轴力衰减大小的主要因素之一;桩侧/桩端阻力随着荷载的增加而增加,桩侧摩阻力若同时发挥作用,其与一定深度范围有关,而与地层无关,地层仅是侧摩阻力大小的主控因素.在求得单桩承载力特征值时,将桩端阻力和侧摩阻力取相同的安全系数未反映桩基荷载传递的实际情况.同时从经济分析的角度进行试桩成果总结,以期达到节省投资、缩短计划工期的目的.     

水平主应力对锚杆锚固区力学特征影响规律研究

针对不同水平主应力条件下巷道锚固支护围岩效果不理想的问题,本文采用数值模拟、理论分析和现场试验综合研究方法,研究表明:最大水平主应力方向与巷道轴向夹角在0°～30°时,巷道锚固区围岩应力缓和,当夹角大于30°时,随着夹角增大,最大水平主应力向顶底板转移,顶、底板高应力区范围和应力集中程度显著增大。锚杆自由段轴力相等,锚固段轴力呈负指数衰减,整体分布曲线呈"乀"字状。顶部锚杆轴力与夹角呈正相关,夹角在0°～30°、70°～90°范围顶板锚杆轴力增大趋势平缓,夹角在30°～60°范围增大趋势显著;帮部锚杆轴力与夹角呈负相关。随着最大水平主应力与巷道轴线夹角的增大,巷道断面锚杆轴力分布曲线依次向"凹"、"口"、"凸"状演化。     

膨胀土中桩的荷载传递模型试验研究

通过室内模型静载实验,研究和分析了不同荷载下的膨胀土地基中桩的荷载传递特点、桩侧摩阻力和桩端阻力的变化以及二者的荷载分担比例关系等。试验表明:膨胀土中桩的静载试验所得到的P-s曲线存在明显的拐点;桩身轴力随桩顶荷载的增加在桩身中部以上迅速递减,且桩身轴力增加与桩顶荷载增加几乎呈线性关系,桩中部以下几乎变化很小;该模型桩的荷载传递是以侧摩阻力为主的;桩侧摩阻力和桩端阻力均随桩顶荷载的增加也呈近似线性关系,但桩侧摩阻力和端阻力在荷载分担比方面存在一个极值。     

松软煤体中锚杆支护锚固体形成机理分析

通过对松软煤体锚杆支护稳定性影响因素分析,利用数值模拟方法研究了松软煤体中锚杆作用机理,进而分析了松软煤体中锚固体形成条件.结果表明,高预紧力锚杆支护作用下,树脂端锚体与松软煤体间的错动、滑移及在应力重新分布过程的锚杆滑脱与护表构件失效是松软煤体中锚杆支护失效的主要原因;松软煤体进行单根预紧力锚杆锚固后,锚杆轴向应力、附加应力场及位移场随预紧力提高而增大,但附加应力场(锚固体)成型范围受预紧力限制,即随着预紧力(40 kN→60 kN→80 kN)增加,自由段两端附加应力场(锚固体)会出现"一定程度叠加→较大叠加范围→不能相互叠加"的过程,整体锚杆自由段轴向应力分布均匀;多根预紧力锚杆支护产生的附加应力场相互叠加形成锚固体,松软煤体强度特征是形成锚固体的首要条件,可控条件为松软煤体强度与锚杆(较小)预紧力的匹配、增加锚杆长度与支护密度.     

扩底抗拔桩承载变形特性模型试验研究

为了解扩底抗拔桩的承载特性和桩身内力的分布.本文通过室内模型试验研究了长径比、桩身表面粗糙程度这两个因素对扩底桩极限抗拔承载力、桩身轴力和桩侧摩阻力分布的影响,并与等截面桩进行了对比研究.结果表明:(1)当桩身长径比L/d为15和40时,扩底桩能显著提高等截面桩的极限抗拔承载力,提高幅度为30.8%～85.7%.(2)扩底桩抗拔力主要由等截面段桩侧摩阻力和扩大头抗力两部分构成,前者占总抗拔承载力比重随加载的增加而线性减小,后者占总抗拔承载力比重随加载的增加而线性增大.极限状态时,对L/d=15与40的扩底桩,扩大头抗力占总抗拔极限承载力的比例分别为50%和35%.(3)扩底桩在桩端附近的轴力小于等截面桩,且轴力值随加载的增加呈线性增长趋势.(4)扩底桩在桩端附近的桩侧摩阻力由于扩大头的侧向挤土效应而显著大于等截面桩对应位置处的侧摩阻力.极限状态时,前者的值约为后者的3.8倍.(5)当扩底桩达到极限抗拔承载力时,扩底桩在桩端附近处的桩侧摩阻力未达到最值,有进一步增大的趋势.该研究成果可为扩底抗拔桩的桩身结构设计提供有益参考.     

季冻黄土地区框锚边坡预应力锚杆内力计算方法

冻融土体与锚杆之间相互作用机理研究的不足,导致工程实践中未能充分考虑土体冻融对锚杆内力的影响。针对该问题,基于西宁市季冻湿陷性黄土冻融循环三轴剪切试验,建立考虑冻融次数影响的湿陷性黄土黏聚力经验关系式;根据锚固体与周围土层的变形协调关系,推导冻融条件下框架预应力锚杆锚固段轴力和剪应力的解析式,将理论计算结果与现场试验结果进行对比验证,并分析冻融次数对锚固段轴力和剪应力的影响。结果表明：随冻融次数的增加,土体黏聚力呈指数型下降,锚固段轴力和剪应力在前3次冻融循环中急剧增大,冻融次数达到7次后趋于稳定;相较锚固段末端,锚固段始端轴力受冻融次数的影响更大,但锚固段始端至末端的剪应力随冻融次数的变化规律基本相同;现场试验结果验证了计算方法的合理性。     

大变形锚杆锚固效应及防冲吸能支护机理

大变形锚杆支护是冲击地压灾害防治的重要手段之一,为研究大变形锚杆拉伸及锚固特征,建立了大变形锚杆拉伸及拉拔数值模型,研究了拉拔力、锚杆轴力和锚固段界面剪应力演化规律,分析了结构元件设计位置对其锚固效应的影响,探讨了大变形锚杆防冲吸能支护机理.结果表明:普通锚杆在拉伸或拉拔过程中,拉拔力、锚杆轴力和锚固段界面剪应力均随着...     

含锯齿状结构面的岩质边坡稳定性拟动力分析

为了研究含有锯齿状结构面的岩质边坡稳定性，结合锯齿状结构面的剪切强度经验公式，综合考虑结构面参数、锚固效应、地震作用以及地下水位深度等因素的影响，基于改进的拟动力法推导了加锚结构面边坡抗滑稳定性安全系数计算式，并分析了岩石边坡稳定性的影响因素，结果表明：锯齿状结构面的抗剪强度与起伏角呈线性关系，随着起伏角的增大而增大；随着地震系数、滑动面倾角、水位深度、边坡倾角以及土体重度的增加，边坡稳定性降低，随着内摩擦角的增大而提高；锚固力越大，岩体的抗剪强度增大，边坡抗滑稳定性提高，但是锚固角的增大对边坡的稳定性起着负面效应。     

预应力悬锚式挡土墙受力特性

为了研究不同侧向预应力水平及竖向荷载对预应力悬锚式挡土墙墙背土压力、锚定板板前土压力、墙身剪应力分布特性的影响规律,设计了室内模型试验及数值模型并对悬锚式挡土墙受力特性进行测试与计算分析。研究结果表明:侧向预应力作用下,挡土墙墙背土压力呈抛物线分布并在锚杆处呈现峰值,锚定板板前土压力沿板宽度方向呈“马鞍型”分布并以约35°角向两侧扩展,锚定板板前土压力沿锚索轴向的压缩影响范围约2倍板宽;竖向荷载作用下,挡土墙侧向土压力呈“S”形分布,靠近挡墙底板位置处墙体剪应力急剧增大,应加强该类挡土墙根部配筋设计。结论可为预应力悬锚式挡土墙在公路建设中的推广和应用提供借鉴。     

串联式竖向双锚板抗拔性能数值分析

锚定板支挡结构是一种适用于填方边坡支挡的轻型支挡结构。为提高锚定板锚固系统的抗拔承载力，提出了串联式锚定板锚固系统。基于FLAC3D有限差分软件，建立了串联式竖向矩形双锚板与土相互作用的有限差分模型。探讨了前后锚板间距、锚板埋深、土体黏聚力及内摩擦角对锚固系统抗拔性能的影响。研究结果表明：为避免前后锚定板相互影响而降低锚固系统的承载能力，前后锚板的间距不得小于3倍锚板边长；当锚板埋深小于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为非对称破坏模式，呈现出浅埋锚板破坏特征；锚板埋设深度大于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为对称破坏模式，表现为深埋锚板破坏特性。提高锚定板周围土体的内摩擦角是提高锚固系统抗拔能力的有效途径。     

大锚片螺旋锚在粉质黏土中的下压承载性能

为研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了确定其极限承载力方法的差异;考虑螺旋锚对周边土的挤压效应,建立精细化有限元模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及...     

锚拉抗滑桩有限杆单元计算及最优锚拉力研究

针对工程滑坡中岩土性质的具体情况,假定地基系数满足线性增长规律,考虑桩身自重的影响,得出斜向锚索荷载、滑坡推力以及锚固段抗力共同作用下的抗滑桩计算分析的有限杆单元分析计算方法。结合具体实例,对上述方法进行了验证,同时探讨了在无预应力锚索和不同锚索力作用下抗滑桩的受力特性。分析结果表明,预应力锚索的使用对抗滑桩的受力状况有较大的改善,并且施加于锚索上的预应力为0.3倍剩余下滑力时,抗滑桩的受力最合理。     

Synergistic effect of a new wedge-bond-type anchor for CFRP tendons

In order to improve the anchoring force of anchors for carbon fiber reinforced polymer(CFRP) tendons further, a new wedge-bond-type anchor for CFRP tendons was developed. The increment in anchoring force induced by the clamping segment of anchor was studied. Taking the deformation of all parts in clamping segment in the transverse direction into consideration, the calculation formula for the increment of anchoring force was proposed based on the linear elastic hypotheses. The proposed model is verified by experiments and conclusions are drawn that the anchoring force is influenced mainly by the inclination angle of clamping pieces, the length of clamping part and the thickness of bonding medium. Especially, the thickness of bonding medium should be lowered in design to improve the synergistic effect of anchors.     

数值模拟法确定锚固段长度

为了准确地确定锚固段长度,满足锚索工程的设计与施工。运用数值模拟方法来计算锚固段剪应力和轴力的分布规律,从而进一步确定锚固段长度。模拟结果显示：锚固段剪应力分布曲线基本呈指数函数形式分布;而锚固段轴力在始端较大,并向末端迅速衰减。对于小湾电站片麻岩质边坡预应力锚索（1 000~2 000 kN）来说,其锚固段长度初步确定为：2.5~4.5m。     

基于ANSYS对比分析压力型与拉力型锚杆承载特性

基于Coulomb摩擦模型与DruGker-Prager屈服准则,建立了拉力型锚杆及压力型锚杆的非线性有限元模型,对比分析了不同荷载作用下2种锚杆的承载特性．研究结果表明,在不同的荷载作用下,压力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线与拉力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线存在着明显的差异,且2种锚杆的锚固体外侧剪应力的变化曲线同样有明显差异．拉力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体外端,压力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体内端;压力型锚杆的荷载．顶端位移曲线近似呈线性关系,而荷载．承载板位移曲线则呈现明显的非线性;压力型锚杆的张拉性能大大优于拉力型锚杆．两者的破坏模式一致,均为土层的剪切破坏．     

CFRP波形齿锚具紧固螺栓轴力的试验

探讨大吨位锚固下波形齿锚具的锚固性能,研究波形齿锚具紧固螺栓的轴力和CFRP片材纵向拉力的关系.结果表明:锚固情况下,波形齿锚具仍能有效锚固CFRP片材;紧固螺栓的轴力N分为拉拔CFRP片材前螺杆上的初始轴力和拉拔CFRP片材时由弯曲效应产生的附加轴力2部分;建议拧紧螺帽后,紧固螺栓的初始轴力为CFRP片材理论极限纵向拉力的0.15倍.     

双粗糙平面夹持和锚固碳纤维板的试验研究

设计了双粗糙平面夹具锚,并在平板锚内黏贴不同长度的碳纤维板,进行静力拉伸试验,得到了黏结长度与峰值拉力关系曲线.结合单面黏结的黏结剪力-界面滑移本构关系的研究成果,对双面黏结的试验现象和数据进行了分析.结果表明:双面黏结同单面黏结类似,同样存在一个有效黏结长度(约150～200 mm),超过这个长度,锚固力基本不再增加.试验成果在一定程度上表明平板夹具锚的锚固能力较有限.