基于统一强度准则的预应力锚索极限承载力计算

基于统一强度理论和极限平衡原理，结合预应力锚索破裂面的形状，推导出一个能够考虑锚索破裂面形状、锚索的倾角、锚固体注浆压力、岩土体种类等因素的预应力锚索极限抗拔承载力计算公式。为验证计算公式的实用性，分别在软岩与硬岩中考虑不同的影响因素对理论计算结果与实测结果进行了比较。研究结果表明：随着加权系数的增大，锚索的极限抗拔力相应增加，但破裂面形状基本没有改变；锚索的极限抗拔力主要取决于锚索与浆体、锚固体与岩土体之间的界面强度，而破裂锥体部分岩土体所分担的抗拔力较小；在软岩中锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度主要取决于锚固体与岩体的界面强度，受注浆压力的影响较小；在硬岩中注浆压力对锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度都有着重要的影响，随着注浆压力的增大，极限抗拔力和破裂锥体高度相应增加。     

淤泥质软土地层中扩大头锚索的极限抗拔承载力研究

为探明软土地层中扩大头锚索极限抗拔承载力的主要影响因素及量值特征，首先应用数值模拟的方法对软土地层中扩大头锚索承受拉拔力作用时周围地层的响应规律以及影响极限抗拔力的主要因素进行分析，而后充分考虑杆体倾角对极限抗拔力的影响，进一步推导适用于软土地层中扩大头锚索极限抗拔承载力的理论计算公式。研究结果表明：(1)软土地层中扩大头锚索的拉拔力对锚索体周围土体的影响仅局限在锚固段附近的一个很小范围内；(2)随着拉拔力的不断增大，土体塑性区会率先出现在锚固段侧壁靠近承载体附近区域，而后逐渐沿侧壁向锚固段中部扩展，直至最终贯通整个扩大头锚固段并延伸至锚固段前后一定范围土体；(3)扩孔直径、锚固段长度、地层摩擦角以及杆体倾角对扩大头锚索的极限抗拔力影响均较大，但相较而言，增大扩孔直径对提高扩大头锚索的极限抗拔承载力更为有效；(4)提出的理论计算公式可以对淤泥质软土地层中扩大头锚索的极限抗拔承载力进行较为可靠的分析。     

锚固力损失与岩土体时效变形耦合模型研究

预应力锚索的锚固力损失是造成锚固工程失效的关键因素,研究锚固力时效变化规律至关重要。锚索与岩土体长期相互作用时,两者受力相等而变形不同,锚固力的损失需要同时考虑锚索自由段和锚固段分别与岩土体相互作用的影响。采用胡克体和广义开尔文体分别模拟锚索和岩土体,考虑锚索自由段与相应的岩土体并联,锚固段与岩土体串联,建立锚索与岩土体蠕变的耦合模型,推导其本构方程、松弛方程和蠕变方程。对比已有计算模型和试验值,验证该模型的合理性和精准性,分析锚索和岩土体的参数对锚固力损失率的影响。结果表明：锚固力损失率随锚索等效弹性模量增大而增加,随岩土体的滞后弹性模量和黏滞系数增大而减小;自由段和锚固段岩土体的瞬时弹性模量或黏滞系数等量变化时,引起的损失率改变量相等;自由段的岩土体滞后弹性模量等量变化引起的损失率改变量比锚固段更大。该模型能更真实地反映锚固力损失规律。     

预应力锚索锚固力损失与岩土体蠕变耦合效应研究

因预应力锚索锚固力损失而导致锚固失效的工程事故屡屡发生,锚索锚固力损失与岩土体蠕变之间存在复杂的耦合效应关系,通过理论分析和模型研究,在岩土体常用流变模型基础上建立了基于应变相等的耦合效应计算模型,并进行了模型验证。建立二者之间的耦合效应模型,确立二者之间的计算关系式,为预应力锚固工程的设计、施工、安全运行管理以及锚固力损失的控制与补偿技术提供理论基础和技术手段。     

插入角钢式输电铁塔基础承载力试验研究

通过室内模型试验与现场真型试验，对500kV输电线路插入式角钢基础承栽力机理、影响因素进行研究。试验结果表明外荷载可通过角钢与混凝土的粘结以及锚固件的锚固作用可靠地传递到混凝土基础中，同时其极限承栽力与插入角钢的类型、埋置深度、有无锚固件以及锚固件的布置等因素有关。     

黏性土层中拉力型锚杆抗拔力现场试验研究

以深圳坪山锚杆大型综合试验项目为背景,对较为常见的一次注浆型锚杆和二次注浆型锚杆锚固体与岩土体之间的极限黏结强度进行了分析.与现有规范进行比较后,得出一些有益结论:在相同地层条件下,相同锚固长度的二次注浆型锚杆极限抗拔力普遍大于一次注浆型锚杆,锚杆极限抗拔力基本都随锚固长度逐渐增加,极限抗拔力与锚固段长度并非完全成正比...     

地下大型污水池爆扩抗浮锚固结构设计与应用

 通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明：将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。     

边坡加固中的锚固技术

通过对锚固技术的说明,分析了在岩土体边坡加固中岩质边坡的破坏原因,阐述了锚固力及抗拔力的概念,对预应力锚索结构及其作用进行了论述,最后指出采用锚固技术可使边坡岩土体形成一个复合整体,从而增加边坡稳定性,并改善和提高滑动面的抗滑性能。     

类土质边坡特性及其锚固设计理论研究

对类土质边坡的性质、锚固特性及锚固边坡稳定性计算方法进行了系统研究。首先通过大量的现场调研完善了类土质边坡的地质模型，给出了该类边坡的分类和破坏方式及破坏机制；对锚索加固边坡的离心相似模型进行了研究：在离心模型试验中对锚索预应力进行了测量，并对其扩散进行了研究。通过现场试验与离心模型试验相结合，对锚索框架的受力模式进行了研究：对预应力锚索加固边坡的稳定性计算方法分锚固体与坡体的耦合和解耦两个阶段进行了研究：最后采用FLAC^3D对类土质边坡锚固效应、铺索预应力的损失、框架梁的内力分布及类土质边坡的开挖效应进行了数值模拟，取得了以下主要结论和成果：（1）提出了类土质边坡较为完善的概念，即由岩体风化而成的保留或部分继承了原岩的结构面等其他岩体特征且未经二次堆积的土体物质或破碎岩体物质构成，稳定特性明显区别于均质土边坡及岩质边坡的一类边坡。并将类土质边坡按风化前原岩的软硬程度及其组合情况划分为3种类型：软岩全～强风化边坡、软、硬岩相间的全～强风化边坡、硬岩全～强风化边坡。分析了类土质边坡的破坏方式及破坏机制。（2）采用离心相似模型试验对预应力锚索及锚索框架加固类土质边坡进行了系统研究，为此类试验提供了理论依据。研究了离心模型试验中锚索力及框架弯矩、锚固力自坡面向坡体内传递规律的测试方法。通过花岗岩残积上边坡的离心模型试验研究，得出在无结构面时，边坡的坡角与极限边坡高度的关系与马斯洛夫给出粗粒土边坡的坡度与稳定坡高的关系基本一致，可以用马斯洛夫方法指导此种边坡的设计。（3）在研究现有锚固段锚上界面模型的基础上，阐述了基于锚固段土体位移的交界面模型，随着锚固力的逐渐增大，锚固段土体位移可以分为3个阶段：土体颗粒间的相对移动，土体的剪切应变，土体的整体移动。以此模型为基础，分析了锚固预应力的损失机制。（4）针对无框架和有框架两种情况，分别推导了锚固力的传递范围，为锚索间距的大小提供了依据。并进行了离心模型试验及现场试验，得出的结果与理论推导的结果基本一致。（5）推导了框架梁内力的变形梁法计算方法，进行了现场试验和离心模型试验。由结果可以看出，变形梁法能使框架的设计得到较大的优化。变形梁法计算模式能较好地反映锚索框架的实际工作状态，可以认为该计算模式计算锚索框架的内力比较合理。（6）将预应力锚索加固类土质边坡的稳定性计算分为铺固体与坡体的耦合和解耦两个阶段进行。给出了耦合阶段将锚索预应力作用点移至坡面的边坡稳定性计算方法。针对解耦阶段的边坡稳定性分析，提出了以岩土体沿潜在弱面位移为基础的边坡稳定性计算方法。将该阶段边坡所受的锚固力分为原锚索预应力的剩余值和岩土体与灌浆间的剪切阻力，并给出了后者的计算公式。（7）对类土质边坡的锚固效应、锚固力的损失规律、框架梁的内力分布以及类土质边坡的开挖效应进行了数值模拟。通过对类土质边坡开挖效应的模拟，得出多级边坡在开挖过程中将对已开挖坡面产生附加应力和附加位移，在边坡的岩土工程支挡设计中应充分考虑这一点，应使支挡结构的承载能力可以满足多级边坡开挖形成的附加应力的要求。     

滨海大型地下工程抗浮锚杆的设计与试验研究

抗浮锚杆是一项竖向锚固技术,可用于解决地下工程的抗浮问题,但抗浮锚杆的设计和施工还没有现行的规范可循。针对大连-滨海大型地下工程的实际,对工程抗浮锚杆进行了试验研究,通过锚杆的破坏性试验,测试了锚杆在岩土中剪应力的分布规律,得出了抗浮锚杆的抗拔力,为抗浮工程的设计提供了依据。研究表明,注浆体与岩土体间的剪应力沿锚杆长度不是均匀分布的,在孔口附近最大,从孔口沿锚杆长度逐渐衰减。工程实践证明,抗浮锚杆用于解决大型地下工程抗浮问题是比较经济、合理的方法。     

预应力锚索锚固长度对锚固效果的影响试验研究

实际工程中,影响锚索极限承载力的因素众多,由于设计计算方法不成熟、施工工艺不够先进等原因,导致理论锚固力与工程实测锚固力存在差异。通过对实际工程中拉力型锚索极限拉拔试验得到的拉力-位移关系的分析,得出在试验土体条件下的锚固长度与有效因子的关系曲线。提出了工程实际中影响锚固力的因素。     

全长黏结岩石抗浮锚杆荷载传递机制原位试验与有限元分析

基于青岛地区风化岩地基全长黏结抗浮锚杆的现场受力测试及有限元模拟分析,研究岩石抗浮锚杆的承载性能和荷载传递特性,分析不同荷载作用下锚杆位移与轴力的变化规律,并将模拟结果与实测结果对比分析。研究结果表明:单根岩石抗浮锚杆均产生拔出破坏,极限抗拔承载力约为310k N,满足工程需要。荷载的传递深度主要集中在2.0m以内,与有限元模拟的结果较为吻合。荷载达到极限抗拔承载力时,锚固长度增加,其相应的上拔力会随之增大。抗浮锚杆的承载力受基岩的风化程度影响较大,中风化花岗岩中的抗浮锚杆的极限抗拔承载力约为强风化花岗岩中抗浮锚杆极限承载力的2倍。单根锚杆受群锚作用的影响其极限抗拔承载力会降低1/3。     

钢-混凝土组合桥梁中无抗剪配筋的桥面板在轴向拉力作用下的抗剪极限承载力试验研究

完成31根钢筋混凝土梁的剪切破坏试验,对钢-混凝土组合桥梁中无抗剪配筋的桥面板在轴向拉力作用下的抗剪极限承栽力进行了研究.试验中主要考虑了轴向拉力对抗剪极限承栽力的影响,同时对配筋率、最小抗剪配筋、混凝土强度等级等其他因素也进行了研究.试验结果表明,欧洲规范2第1部分中用来计算无抗剪配筋的钢筋混凝土构件的抗剪极限承栽力的公式过于保守,建议进行修正.     

大吨位压力分散型锚索在边坡工程中的应用

压力分散型锚索结构由于其合理的受力机理以及在软弱岩土体中能更有效发挥土体承载力而提供较大锚固力的优点，在边坡工程中正被日益得到应用与推广，本着重介绍大吨位压力分散型锚索在云南个旧至冷墩公路边坡工程锚索基本试验中的应用。     

黄土地层下预应力锚索荷载传递规律的试验研究

在已有理论推导的基础上,基于现场拉拔试验,分析锚固长度、拉拔荷载及锚索体直径对预应力锚索在特定黄土地层条件下荷载传递规律的影响。分析结果表明:(1)预应力锚索的有效锚固长度以6～8m最为合理,过短不利于锚索极限承载力的充分发挥,过长则易造成锚索材料的浪费;(2)锚索轴力随拉拔荷载增大不断向锚固段远端传递且越来越小,其峰值则不断增大且向远端偏移,该现象与锚固段前端锚索体所受轴力超过其屈服极限而产生局部塑性破坏有关;(3)土体及锚固体具有明显的非均质性和非线性,使得浆体与土层间存在相对薄弱或非连续界面。当拉拔荷载级别增大至一定量值时,这些弱面上即发生锚固力跳跃分布现象;(4)在工程实践中,锚固力分布曲线的始点与锚固段端口并不完全重合,而是相对纵轴均存在不同程度的偏移,导致发挥实际锚固作用的锚固段长度往往较理论设计的偏短;(5)在黄土地层下,部分预应力锚索极限承载力随其直径增加而线性增长,增长系数约为1.1,而与锚索有效锚固长度无关。所得结果为黄土地区锚索支护工程的设计和施工提供参考依据,具有一定的理论和实用价值。     

中风化砂页岩中抗浮锚杆极限抗拔力和有效锚固长度的研究

为了探究辽宁西部地区抗浮锚杆的极限抗拔力和有效锚固长度的取值,以辽宁阜新玉龙时代广场抗浮锚杆为工程背景,对抗浮锚杆进行现场抗拔试验,通过6根抗浮锚杆在连续荷载作用下的破坏性抗拔试验,测试锚杆杆体的抗拔力,并进一步利用公式推算锚杆轴力和剪应力,并绘制出锚固深度与轴力、剪应力的变化曲线。分析结果表明,注浆体与锚杆杆体间的轴力、剪应力分布是不均匀的,自孔口到杆底端呈逐渐递减的分布模式;当锚杆杆体的内力(轴力和剪应力)达到某一临界值时,锚杆杆体变形由弹性变化为塑性,这一临界值接近于杆体的极限抗拔承载力,锚杆抗拔时并非全长同时受力,而是分阶段受力;经分析此项目中抗浮锚杆极限抗拔力为270～330kN,抗浮锚杆的有效锚固长度约3. 6m,可为辽宁西部地区的中风化砂页岩中抗浮锚杆的使用提供参考依据。     

桩锚支护锚固体段预加固在软土地层应用研究

对于支护空间小、工期紧张的软土地区基坑支护工程而言,场地软土层深厚,桩锚支护中锚固段与软土间的摩阻力较小,锚固段通常需穿透软土层进入到性质较好的地层,因此桩锚支护中普通锚索存在着自由段和锚固段较长、倾角大等问题。为解决上述问题,对桩锚支护中锚固体所在地层进行预加固处理,预加固土体与桩锚体系组合形成一种新型的桩锚体系。基于广州南沙某软土基坑工程,通过数值模拟对不同预加固体宽度、高度和埋深下新型锚固体的极限抗拔力和围护桩受力变形进行探究,提出新型锚固体系的极限抗拔力计算公式和支锚刚度计算公式。     

预应力锚索荷载分布机理原位试验研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统预应力岩锚原位试验及数值模拟结果,分析了锚固长度、自由长度、注浆性质以及锚注体与围岩接触方式对岩锚极限抗拔力和破坏形态的影响。阐释了锚索的根状效应和围岩应力场分布形态,提出安全储备系数概念。研究结果表明,极限抗拔力的提高主要依赖于上述参数综合作用。自由长度对围岩有效传递和分散围岩应力有关键作用,和锚固长度共同控制岩锚的破坏形态;在锚碇系统中,和初始预应力一起确定了岩锚参与荷载分担的贡献值和时机。     

压力分散型抗浮锚杆承载特性分析

随着城市地下空间的开发,地下建筑物的抗浮问题越来越突出,采用抗浮锚杆是一种有效的技术手段。压力分散型锚杆是一种单孔复合的新型锚固体系,本文分析了压力分散型抗浮锚杆粘接应力、轴力和承载力特性,建立了轴对称有限元模型并进行了模拟分析,得到了轴力与粘结应力的分布规律。结果表明:压力分散型抗浮锚杆轴向应力以及锚固段砂浆体与土体间的剪应力均比压力型锚杆得到了改善,其受力与载荷传递机制更具合理性。     

拉力型锚索锚固段长度设计方法研究

通过对拉力型锚索破坏模式进行分析,研究拉力型锚索极限抗拔力的计算方法,得出相应的计算公式。在已有的经验基础上建立计算准则,提出相应的锚固段长度设计方法。最后,以工程实例说明了锚索有效锚固段长度及锚固段设计长度的计算方法。