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。     

压力型锚杆锚固段锚固效应特性分析

压力型锚杆作为新型锚杆型式,克服了拉力型锚杆黏结应力峰值突出、防腐性能较差、杆体无法拆除等性能缺陷,具有独特传力机制和良好工作性能。利用无限体内一点受集中力作用的Love位移与应力函数解,推导出浆体与岩土体界面间的位移及剪应力分布曲线,以及通过使用Mathmatica及Matlab等数学工具求出锚固体周边岩土体内各点的位移等值线,并采用Ansys数值模拟方法进行验证,得出压力型锚杆锚固段的锚固效应特性。     

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。     

拉力型锚杆锚固段拉拔受力的非线性全历程分析

针对拉力型锚杆锚固段拉拔受力的非线性全历程分析问题,从锚杆荷载位移关系的指数曲线模型出发,建立锚杆锚固段的双指数曲线剪切滑移模型及其拉拔荷载传递解答,分析拉拔全历程中锚杆锚固段的荷载传递与荷载位移曲线特征,并采用实测数据进行对比验证,结果表明：双指数曲线剪切滑移模型反映了锚固界面的非线性和软化特性,且轴力分布和荷载位移曲线的理论计算值均与实测结果吻合得很好,验证了解析解的有效性。拉拔全历程中,锚杆锚固段荷载传递依次经历加载和滑移破坏2个阶段,锚杆锚固段剪应力分布在加载阶段逐渐从一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递,而进入滑移破坏阶段后,则进一步演变为一条最大值在远端的单调曲线且最大值不断降低直至锚杆被拔出。在剪应力的演变过程中,锚杆的荷载位移曲线则相应地表现为一条单峰曲线,锚固长度较大时,该曲线存在近似平台段。该研究成果可为拉力型锚杆锚固段拉拔受力分析和设计提供理论参考。     

胶结式预应力锚索锚固段荷载传递特性研究

在边坡工程中大量使用胶结式预应力锚索，但对其作用机制方面研究还很少，特别是关于锚固段的荷载传递特性还存在很多模糊认识。为此，以胶结预应力锚索锚固段与围岩体界面特性、锚固段极限黏结强度以及侧阻力分布规律为基础，给出预应力锚索锚固段合理长度的计算方法，研究岩体特性、灌浆材料特性、束体材料以及三者之间相对刚度等因素对预应力锚索锚固段荷载传递特性的影响等机制问题，为合理进行预应力锚索设计提供了依据。     

预应力锚索锚固段的剪滞–脱黏模型

 基于预应力锚索锚固体从岩土体中拔出计算模式,通过锚固体与灌浆材料的界面界面层变形–破坏过程分析,将锚固段分为弹性区、塑性滑移区和脱黏区,建立锚固体–岩土体界面力学模型,采用与Coulomb条件关连的流动法则,导出界面应力分布的理论解;同时,构造具有剪胀和滑移特性的新型有限元界面单元,采用数值模拟的方法与界面应力分布的理论解进行相互验证,为锚固体受力的计算、分析与锚固体的设计提供理论依据。分析表明,锚固体的弹性区和脱黏区的受力较小,主要受力部分是塑性滑移区。因此,锚固体荷载的主要工况是塑性滑移状态,在研究或进行锚固体设计时应该主要基于这种变形状态。提高滑移区脱黏前的最大剪应力和增大滑移区的范围是提高锚固体的锚固力的实质。     

全长黏结式锚杆锚固段荷载传递特性研究

针对全长黏结式锚杆界面剪应力分布及荷载传递问题,从锚固体界面剪切位移分布曲线的统一形式出发,建立无限长锚体界面的位移、轴力以及剪切应力的求解公式,推导出与黄明华模型实质相同的双指数曲线本构模型以及锚体顶部荷载位移曲线的指数形式,并将该求解公式进一步修正推广至有限长锚体,得到修正后的全长黏结式锚杆接触面荷载位移解答,并且该解答揭示的锚固体接触面本构关系能够反映锚固深度变化带来的影响,规避了均匀统一本构假设的局限性,具有更高的适用性。通过工程实例进行验证,结果表明,该方法具有可行性,并可据此进行锚杆拉拔荷载传递的全历程分析。     

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 。     

Mindlin位移解推求锚固段侧阻力分布方法中的奇异性问题

基于弹性半无限空间的Mindlin位移解推求锚固段侧阻力分布,是一种力图以数理力学理论模型严格推导的研究思路,但不同解法间结论相异,与工程实际也相差较大。针对其原因,通过建立普适的求解侧阻力的积分方程进行理论分析。发现Mindlin位移解所具有的数学奇异性影响突出,在积分方程的数值求解中不能直接消除,虽以设置带取值任意性的最小微间距或以在锚固体横截圆面上积分的荷载转换方法可加以避免,却难以实现严格数理力学推导的初衷。而解析手段因引入了3个简化假设,虽数学求解上克服了奇异性困难,但使力学模型发生了失真,推导的结果仅属于特定定解条件下的数学表象。针对理论上以剪应力互等定律推断出锚固段始端侧阻力应为0,与工程实际间的矛盾,提出锚固段始端角点的应力可以是非对称的,以传统的剪应力互等定律来推断该局部区域的应力状况不尽合理。     

基于损伤理论的预应力锚索荷载-变形特性分析

根据损伤理论的基本原理，分别定义了岩休剪切损伤变量和受拉浆体材料的损伤变量，确定了各自相应的损伤演化方程；推导了基于浆体材料损伤的锚索锚固段荷载传递控制微分方程：并将岩体剪切损伤理论与常规剪切位移法相结合，研究了拉力型预应力锚索锚固段的荷载．位移特性、侧阻力分布特性以及轴力分布特性等。将一工程实例的计算结果与实测结果进行了比较，结果表明，该方法是可行的，特别适合描述预应力锚索处于较高应力水平时的工作特性。     

锚杆加固散粒体的作用机制研究

采用细观数值模拟的方法研究岩土工程中散粒体锚杆加固的作用机制,基于随机模拟技术建立加锚散粒体的三维随机颗粒模型,采用颗粒形状系数控制颗粒表面的不均匀起伏程度,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒之间、颗粒与锚固体、颗粒与承托结构的相互接触,颗粒的物理力学性质服从Weibull概率分布,采用细观损伤软化模型描述颗粒的变形和破碎。分别建立散粒体和加锚散粒体的三轴数字试样,采用位移加载来进行不同围压下的常规三轴剪切试验,研究不同加锚密度对散粒体工程力学特性的影响。数值模拟结果表明:锚杆加固的作用机制为锚固体与颗粒紧密接触、相互咬合形成摩擦阻力,承托结构形成对颗粒体的径向助力,锚杆与其附近的颗粒形成锚固区;锚杆加固能显著提高散粒体的抗剪强度和整体性,峰值主应力差提高37.8%～88.8%,初始模量提高37.4%～93.2%,内摩擦角提高13.3%～24.2%。     

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。     

锚固深度对双排抗滑桩力学性能影响

针对红岩滑坡双排抗滑桩施工过程中前、后排抗滑桩锚固深度的选取问题,基于FLAC3D程序,建立简化的双排抗滑桩数值计算模型,考虑桩、土相互作用,通过在滑坡体边界施加位移的方法模拟作用在抗滑桩上的水平推力,对前排和后排抗滑桩锚固深度变化时双排抗滑桩侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力的变化规律进行研究,研究发现,前排或后排抗滑桩锚固深度的变化对双排抗滑桩的侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力有显著影响,且该影响与所施加的边界位移有关。     

地震作用下锚固参数对岩体边坡锚固界面剪应力分布影响分析

基于FLAC3D软件,以含软弱层的锚固岩质边坡为研究对象,通过修正的cable单元建模和改进剪应力提取方法,利用数值模拟方法系统地分析研究了地震作用下锚固参数对含软弱层岩体边坡锚固界面剪应力分布的影响。研究发现:随砂浆层厚度增加,砂浆–岩体界面脱黏增长,杆体–砂浆界面脱黏减小;随锚杆横截面积增大,锚固界面剪应力向锚头和锚根转移,脱黏增长;适当增加锚固段长度和减小锚杆间距均有利于边坡稳定;一定的锚固段长度下宜适当增大锚杆倾角。揭示了地震作用下锚固参数对边坡锚固界面剪应力分布和锚固机理的影响,对边坡锚固的设计施工具有重要参考价值。     

重复荷载下混凝土中钢筋锚固长度的理论分析

为了研究重复荷载下混凝土中钢筋的临界锚固长度,首先运用粘结滑移基本微分方程,基于Balazs静载下局部粘结滑移本构关系推导了临界锚固长度理论解,分析了混凝土强度、保护层厚度和钢筋直径对静载下锚固长度的影响;然后基于Byung Hwan重复荷载下局部粘结滑移本构关系,根据粘结疲劳寿命基本理论,即当重复荷载下钢筋滑移量增长到静载最大滑移量时发生粘结疲劳破坏,推导了重复荷载下粘结锚固长度公式,分析了应力水平、应力循环次数对重复荷载下锚固长度的影响。研究表明：重复荷载下,由于粘结性能的退化,钢筋的临界锚固长度应有所增加,在低应力水平下,重复荷载次数对锚固长度影响不大,在高应力水平下影响明显。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据和方便。     

预应力锚索加固技术的力学行为与群锚效应分析

预应力锚吲技术是现代岩土工程加固技术的重要手段。通过对锚索、灌注锚固体和锚孔周围岩土体进行三维弹塑性有限元分析，研究了锚索、锚固体、岩体的轴向应力分布规律，以及锚固体与岩体中的剪应力、锚固体的位移和塑性区的变化趋势：并对群锚效应下锚固体的位移、正应力、剪应力的影响范围进行了分析，探讨了考虑群锚效应下锚索间距的布置原则，为在锚固工程中合理施锚和优化布锚提供了依据。     

基于加权残值法和统一强度理论抗滑桩合理锚固深度的确定方法

引入统一强度理论以考虑中主应力的影响,推导出抗滑桩锚固段桩侧土容许抗力计算公式。同时,利用半解析半数值的加权残值法计算抗滑桩锚固段桩侧所需抗力,并提出一种合理确定抗滑桩锚固深度的新方法。将提出的方法应用于两个计算实例,得到桩侧所需抗力的分布和不同统一强度参数下桩侧土容许抗力值的分布,并通过两者的对比分析确定合理锚固深度。计算结果表明,采用统一强度理论分析计算得到的桩侧土容许抗力随统一强度参数b的增大而增大。     

端部混锚CFRP加固混凝土界面黏结性能模型

现阶段工程实际中CFRP加固钢筋混凝土构件采用的纯粘贴CFRP的方法,容易发生CFRP片材的早期剥离破坏,大大降低了加固效果,采用端部混锚技术可以有效改善该问题.为丰富端部混锚技术加固理论,研究端部混锚技术对CFRP加固混凝土界面黏结性能的影响,结合指数型双参数黏结-滑移本构模型,利用叠加法建立了端部混锚CFRP加固混...