三峡永久船闸闸墩-锚杆-岩基的非线性耦合分析

建立分析了结构与岩基接触问题的非线性物理方程式，并采用“变增量搜索法”迭代方案求解三峡船闸闸墩-锚杆-岩基的相互作用问题。将三峡船闸在施工及运行过程中，由温度荷载和水压力、渗压力等外荷载共同作用下的复杂空间接触问题，分解为求解温度引起的结构与岩基接触面的张开度和由此作初间隙研究外荷载作用下整个系统的变化规律和应力状况。详细分析了锚杆自由长度对锚杆内力分布的影响。研究结果已得到实际应用，研究方法可用于同类结构的空间多体接触问题的求解。     

三峡永久船闸高强结构锚杆现场试验研究及质量控制

三峡永久船闸高强结构锚杆的主要作用是加固直立坡岩体和连接薄壁混凝土衬砌墙。工程投入运行后,高强锚杆处于反复张拉荷载中。从高强舛杆施工工艺试验、自由段防腐试验、反复张拉试验和抗剪试验等现场试验来研究锚杆的施工工艺、防腐工艺及锚杆工作机理,以便指导施工及控制现场施工质量。     

张拉荷载下全长粘结锚杆工作机理试验研究

三峡水久船闸闸室的高、薄混凝土衬砌墙由高强结构锚杆与闸室岩体联结，单根锚杆在工程运行期所受最大张拉荷载可能达到600kN，薄混凝土衬砌墙能否提供足够的锚固力，以及混凝土的受力和破坏状态如何，是工程中非常关心的问题。以三峡工程问题的现场试验为依托，在回答工程问题的同时，着重讨论了在受张拉荷载作用下全长粘结锚杆的工作机理，指出了锚杆在轴向受拉过程中，受锚杆螺纹的影响，锚杆与粘结介质之间将产生法向剪胀变形，对产提高锚杆的锚固力具有特别重要的意义。还对全长粘结锚杆的设计理论、提高锚固效果的措施进行了讨论。     

反复张拉荷载作用下锚杆工作机理试验研究

三峡永久船闸高强结构锚杆在工程运行期将承担水压力、温度应力等周期性荷载的作用。该文叙述了反复张拉荷载作用下锚杆受力状态、变形特征和锚杆作用机理的现场试验结果,揭示出循环荷载作用下锚杆应力大小和影响范围向会深度传递,但变形相对稳定。     

三峡船闸高强锚杆的应用与研究

在三峡双线五级船闸主体段的4面直立墙上，应用了9．3万根高强锚杆，是锚固技术上的一大发展。它解决了直立坡岩体与薄衬砌钢筋混凝土墙的连接和衬砌墙的稳定，同时解决了岩体与衬砌墙间固温度变形差异而引起的剪切变形问题。对高强锚杆的结构特点、相应的工艺技术及效果研究作了介绍。     

拉力分散型锚杆应力分布特性对比试验研究

针对自由段及锚固段长度相同的普通拉力型锚杆及拉力分散型锚杆,设计并进行了对比张拉试验。采用在各锚杆锚固段粘贴电阻应变片的方式,获得锚杆锚固段轴力及摩阻应力在整个张拉受力过程中的分布状态及变化趋势。试验结果表明,相比普通拉力型锚杆,拉力分散型锚杆可以显著改善锚固段受力状态。砂性土中锚固段长度为16m的普通拉力型锚杆,随着张拉荷载的不断增加,杆体轴力能够逐步传递至锚固段末端,但锚固段末端利用效率相对较低,而拉力分散型锚杆锚固段轴力分布状态较普通拉力型锚杆有较大改善,直接传递至锚固段后端的轴力更大,且分布更加均匀。但由于拉力分散型锚杆长锚索单元自由段的自由度未能完全达到设计要求,其传递至锚固段的轴力存在一定损耗。     

三峡永久船闸高强锚杆施工与锚杆应力分析

介绍了三峡永久船闸二期工程直立墙高强锚杆的工作要求和结构布置，主要叙述了现场条件下锚杆施工工序及所采用的技术措施，检测和监测结果显示，锚杆施工质量得到了保证，对边坡岩体起到了良好的加固作用。     

圆形隧洞全长黏结锚杆力学分析的解析方法

在深埋圆形隧洞中安装全长黏结锚杆,在地应力作用下,围岩和锚杆将产生相互作用,为了探求二者的作用机制,将锚杆对围岩的作用简化为沿着锚杆长度方向的剪切分布力并且基于两者相互作用的变形协调条件,建立求解锚杆表面剪应力的积分方程。这个积分方程是关于锚杆表面剪力的线性方程,直接求出这个积分方程的解析解是困难的,将采用数值方法进行求解,沿着锚杆轴向将锚杆均分为n段,将锚杆每段长度上的表面剪力视为线性分布的形式,将每段之间节点处的剪力视为要确定的未知量,则可以通过复合梯形数值积分公式,获得求解这些未知量的线性方程组,当n的取值较大时,就可以得到精度很高的剪应力分布。通过本文方法,获得锚杆轴力的分布情况,以及锚杆长度、安装角度和围岩参数对剪应力及轴力分布的影响。     

三峡永久船闸高边坡综合锚固技术研究

作为边坡工程加固的重要手段,预应力锚固技术在三峡永久船闸高边坡综合锚固工程中得到广泛应用.与其他工程不同,三峡船闸高边坡共安装近10万根高强结构锚固,存在工程量大、技术复杂、开挖施工干扰大等特点,锚固结构施工成为控制工程施工进度的关键工序之一.为保障工程的顺利施工,选择合理的锚固材料和施工工艺,论证锚杆、锚索设计参数并为大规模生产施工积累经验,进行了大量的室内和现场试验.研究结果表明:采用止浆环分隔注浆成功解决三峡大吨位长锚索水平孔注浆密实性问题;预应力锚杆及预应力锚索内锚段应力分布集中于内锚段前端,随后迅速衰减,张拉荷载主要分布在内锚段前部2.5 m以内;成功地研制并应用的R3350#和R7350#早强水泥浆材可适应快速施工,减少施工干扰;三峡船闸边坡施工期地下水的pH值中性偏碱性,对水泥结石中的钢绞线无腐蚀;开发出的双层防护3 000 kN级端头无黏结锚索结构适合三峡船闸高边坡锚固.     

扩体锚杆承载特性的模型试验研究

面对许多规模宏大、技术难度与风险程度高的岩土工程,与普通土层锚杆相比,扩体锚杆能够提供更大的承载能力并解决复杂工程问题。利用自行研制的自动化锚杆载荷仪,分别进行了拉力型与压力型扩体锚杆竖向力室内模型试验。试验结果表明,模型锚杆的破坏基本呈锥形,扩体段直径对破坏圆锥体的直径和极限承载力影响较大,扩体段长度对破坏锥体的直径和极限承载力影响较小,随扩体段直径的增大,模型锚杆的极限承载力增大幅度逐渐减缓,单位横截面积荷载提高比由正变负,随扩体段长度的增大,单位侧周面积荷载与单位扩体长度荷载提高比均为负值。两类锚杆的Q-s滞回曲线呈抛物线状,在相同对比条件下的弹性变形曲线十分相似,塑性变形曲线也基本一致,压力型扩体锚杆能更快的提供约束荷载。在工程实践中,对扩体锚杆的扩体段直径与长度以及上覆土层的厚度进行优化设计,有助于提高扩体锚杆的技术优势和经济效益。     

双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用

为了探究双锚固段新型锚索的锚固机理,从结构形式入手,分析受力模式与设计计算方法,采用有限差分数值软件进行数值模拟,建立不同外锚固段长度、自由段长度及内锚固段长度双锚固段新型锚索数值模型。在外锚头段锚固力不断损失时,新型锚索三段长度变化对锚索各段轴力、灌浆体与孔壁之间接触面上的剪应力影响规律研究,并通过工程实例验证。研究结果表明:(1)当外锚头锚固力损失时,外锚固段轴力自外锚头处开始逐渐降低,外锚固段灌浆体与孔壁间剪应力自外锚头处开始逐渐发展;(2)将外锚头锁定的预应力进行卸载的过程中,量测内锚固段注浆体的应变基本保持稳定,表明外锚头施加的预应力已完全由外锚固段与孔壁间粘结力承担,避免了因外锚头失效导致的锚索预应力损失,整个锚固系统实现了反向自锁的功能;(3)外锚头锚固力损失相同时,外锚固段长度越短,自由段锚索轴力变化越大;(4)新型锚索自由段长度大4 m。研究结果对正确分析双锚固段新型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有一定的参考价值。     

预应力锚索锚固机理的数值模拟试验研究

为研究预应力锚索对三峡船闸高边坡岩体的加固效果，采用三维显示有限差分法，建立预应力锚固数值仿真模型，进行一系列计算机模拟试验。结果表明：预应力铹索在张拉过程中在岩体内形成了表层压缩区，由于多根预应力锚索的应用，每根锚营的压应力集中区相互叠合形成一个连续发布的压缩带，其分布形态与锚索布置方式、间距、锚索根数以及预应力的大小有关。对于三峡船闸高边坡，在预应力锚索和系统锚杆的共同作用下形成表层压缩带，构成了所谓的岩石锚固墙，进而缓解岩体力学性关随开挖爆破的优劣过程，限制边坡岩体的变形，改善了坡的稳定性。     

预应力锚杆内力传递分布规律与时空效应

为了得到预应力锚杆在基坑开挖过程中受力分布特性,结合西宁火车站综合改造项目,对桩锚支护结构在不同阶段锚杆的受力特征进行现场内力测试试验,试验测得了锚杆轴力和摩阻力随时间及空间分布规律,分析了锚杆支护过程边坡潜在滑移面的动态演化规律,探讨了预应力锚杆自由段与锚固段相互关系,结果表明:未锁定时,受力增加了预应力锚杆的初始应力,对其受力不利,应严格予以控制,锁定后,锚杆摩阻力沿锚固段渐进式减小,摩阻力不断向后传递,但摩阻力峰值并未出现改变;锚杆锚固作用使得边坡潜在滑移面向深部转移,同时,滑移面剪出口沿坡脚向上转移,剪出口位于距基坑底部约H/3处;预应力锚杆自由段长度越长受力越好,但应以超出预估可能出现最终滑移面一定深度最为经济合理,在满足锚固力要求的情况下,锚固段长度存在一临界值,超过临界值则浪费。     

新型预应力锚拉式桩板墙的弹性约束地基系数法

预应力锚拉式桩板墙是在桩板墙及锚拉抗滑桩基础上发展起来的一种新型文档结构。基于结构矩阵方法，结合工作特点，考虑了锚索的弹性约束、填土土压力随位移的变化关系、锁口处位移和内力的连续条件，计入了桩锚固段变形对桩位移和内力的影响，分别导出了锚固段及受荷段的刚度矩阵，编制了相应的计算程序，计算了墙面桩的位移、弯矩、锚固段应力及应变、锚索拉力等。所得结果与其他方法相比，有较好的规律性和可比性，可供相关工程参考和借鉴。     

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。     

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。     

岩体预应力锚索在三峡工程中的应用

三峡工程应用有大量的岩体预应力锚索，本详细介绍了三峡锚索的选型、作用、应用中出现的问题及对策等，并就岩锚的施工机具及新型防腐结构问题提出了作的观点和建议。     

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。     

钢连梁预埋端板连接受力性能试验研究

提出了纯锚筋、角钢加抗剪板和锚筋加抗剪板3种用于钢连梁的预埋端板连接构造。其中纯锚筋连接是传统锚固形式,角钢加抗剪板和锚筋加抗剪板则是依据弯剪分离设计方法。通过拟静力试验进行对比,分别考察3种预埋端板连接在弯剪耦合作用下的破坏形式和滞回性能,分析了节点的受力特征和整体破坏发展过程。结果表明,3种预埋端板连接均能满足承载力的需求,其中纯锚筋试件的初始转动刚度最大,而且滞回曲线较为饱满,但竖向滑移较大;角钢加抗剪板试件和锚筋加抗剪板试件受力性能较为一致,但角钢加抗剪板试件中混凝土墙肢的破坏较大,难以修复;锚筋加抗剪板试件滞回曲线较为饱满,预埋端板转动和竖向滑移较小,对连梁传力较为有利,但外侧锚筋拉应力过于集中,一旦发生断裂,承载力下降较快。通过对比试验结果与现行设计公式的计算结果,验证了弯剪分离设计方法的可靠性。     

中风化花岗岩中抗浮锚杆的试验研究

 抗浮锚杆已经在我国许多地区得到广泛应用。但是不同规范推荐采用的锚杆设计参数变化范围较大,并且未考虑不同地区岩石的差异性,实际应用中不利于设计参数的选取。在青岛大剧院工程场地上对设置测力元件的抗浮锚杆进行破坏性拉拔试验,重点测试锚杆杆体的轴力、杆体与注浆体之间的剪应力变化规律,结果显示内力沿锚杆长度不均匀分布并且超过一定长度后不再受力,进而确定出该地区中风化花岗岩中抗浮锚杆的极限抗拔力和有效的锚固段长度,为抗浮锚杆设计、施工提供了依据。