预应力锚杆技术在深基坑支护中的应用

1概述淮安四站工程为南水北调东线一期工程的第二个梯级,工程站身基坑较深,泵站底板底高程为-4.7m,下游护坦齿坎底高程为3.0m,两者相差7.7m。经方案比选,确定基坑支护选用预应力锚杆式钢筋混凝土挡土墙方案,该方案可避免下游侧护坦及翼墙底板下土方发生扰动,有利于翼墙的稳定,且造价较为经济。预应力锚杆技术是将拉力传递到稳定的岩层或土体的锚固体系,即将锚索体穿过滑动面或不稳定区深入土体深层,利用对锚索体施加张拉应力,使得锚锭板带动锚固体不发生位移趋势,锚固体与周围土体产生抗拔摩阻力作用于锚索上,通过锚索将其水平拉力传递给锚…     

高聚物锚固体与土体黏结特征试验与数值模拟

针对高聚物锚固体与土体相互作用机理认识不足、黏结强度参数不完善的问题,采用中心拉拔的大比尺模型试验,测试了低密度(0.11~0.13 g/cm~3)高聚物锚固体与土体间的黏结特性,获得了锚杆加载端的荷载-位移曲线以及锚杆轴力、界面黏结力的分布规律,得出了低密度高聚物锚固体与不同状态土体的黏结强度值;从细观力学角度出发,采用颗粒流软件(PFC2d),建立了锚杆杆体-高聚物锚固体-土体的三相锚固体系数值模型,对拉拔荷载作用下高聚物锚固机理进行分析,通过和模型试验结果的对比,验证了数值模型的合理性,并重点探讨了土体应力和孔隙率的变化规律。试验结果为高聚物锚固注浆设计及应用提供了参数依据,颗粒流模型为高聚物锚固机理的细观尺度研究提供了一种可行的手段。     

端锚粘结式锚杆受力特性试验研究

为研究端锚粘结式锚杆锚固段力学特性,以水泥水玻璃砂浆端锚锚杆体为研究对象,采取小应变高频动荷载等效成大应变低频荷载的加载模式,进行反复拉拔试验,得出在不同的外载荷作用下,端锚锚杆在锚固段各位置处拉应力与剪切应力变化趋势。结果表明:采用小应变高频变动荷载加载模式的正确性和可靠性,可满足端锚模型试验要求;在加载频率为430.882 Hz情况下,端锚自由变形段应力应变的数值最大,在锚固段远端产生波谷值,最小值可以接近0,沿锚杆体轴向产生的应力分布近似为正弦函数的λ/2波长之间的波形图;通过试验结果处理分析可求解出沿锚杆体的剪切应力分布、位移情况曲线和τ-u曲线,在端锚锚固变形段的剪应力取得较大值,同时伴随着循环加卸载增量百分比和次数的增加,剪切应力峰值发生传递性,逐渐缓慢向锚固段底端的方向移动,最终导致锚固段的锚固特性失去工作效能。     

耦合效应下压力型锚索锚固机理的近似理论分析

为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,基于锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应推导了锚索预应力方程。在此基础上根据Mindlin问题解,推导了耦合效应作用下锚索砂浆体的压应力和剪应力近似解,并考虑锚索预应力与岩土体蠕变之间的耦合效应进行了案例分析。研究结果表明:锚索预应力和砂浆体受到的应力峰值均按反幂函数随时间逐渐衰减并稳定;承压板的长宽比与压应力峰值之间存在正相关关系,与剪应力峰值之间存在负相关关系;岩土体的泊松比与应力峰值之间存在正相关关系。该成果丰富了压力型锚索锚固机理的理论研究,可为边坡锚固设计提供一定的理论依据。     

大型"U"型薄壳预应力渡槽仿真结构试验

东深供水改造工程是向香港、深圳以及工程沿线城镇提供饮用源水及农田灌溉用水的跨流域大型调水工程.渡槽长度为5 811m,渡槽设计过流量为90m3/s,纵坡1:1 000,槽壳内径7 m,设计水深4.7 m,满槽水深5.35 m,为一级建筑物.大型"U"型薄壳渡槽采用预应力在国内尚属首例,为确保工程成功应用,2001年进行了1:1仿真结构和生产性试验.测试内容包括预应力锚索锚固力、摩阻系数、混凝土和钢筋应力以及结构变形.经对试验结果整理分析,①用于试验的钢绞线力学指标达到规范要求;②锚索与孔道之间的摩阻系数小于0.1,较规范推荐值为小;③锚索锚固力已趋稳定,纵向锚索的锚固回缩应力损失、钢绞线松弛应力损失与混凝土徐变应力损失的总和未超出规范公式的计量范围;④各阶段混凝土应力分布规律与三维有限元计算结果基本一致,预应力达到设计预期效果,渡槽结构是安全的;⑤渡槽挠度较小,槽身刚度较大.     

高边坡预应力锚固结构腐蚀损伤与诊断研究进展

高边坡中预应力锚固结构所处环境极其复杂,埋置于坡体中的预应力锚杆(索)在经历长时间服役后大多会因电化学腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀等综合因素发生结构损伤或失效,进而导致坡体破坏,因而开展预应力锚固结构腐蚀损伤与诊断研究具有重要意义。从预应力锚固结构腐蚀损伤机理与影响因素、不均匀腐蚀行为、腐蚀条件下缺陷预应力锚固结构性能退化规律以及腐蚀评估与健康诊断4个方面详细综述了国内外的主要研究成果和进展,并分别从上述4个方面对预应力锚固结构耐久性研究进行了展望。     

浅谈广东粤电宏发水电站桩基础设计

科学合理的桩基础设计是确保水工建筑结构安全、节省工程造价的关键。结合广东粤电宏发水电站基本情况,对工程设计难点和基础、静荷载试验、桩下基础进行计算分析。广东粤电宏发水电站桩基础桩端承载力标准值取值为650 kPa,土地各层深度分别是3 m和6.6 m,3 m厚液性指数为0.25的粘性土,其阻力标准值是38 kPa,6 m厚液性指数为0.75的粘性土,其阻力标准值是16 kPa;土层厚度为6.6 m的软塑黏土,其平均摩阻力值为20 kPa,土层厚度为3 m的硬塑黏土平均摩阻力为25 kPa;设计中所选桩长为7 m,轴力为负;在考虑安全性的前提下,桩身承台以下的土体配置深度是3.84 m,工程取值为4.5 m。     

全风化斑状花岗岩预应力锚索设计

地层与锚固体粘结强度特征值f_(rb)的选取对于预应力锚索设计非常重要,尤其是在近饱和状态的花岗岩残积土以及全—强风化状态的花岗岩类岩石中。以阳江核电厂1~#、2~#排水隧洞静水前池基坑开挖过程中的预应力锚索设计为倒,讨论了f_(rb)的取值问题。初步设计阶段确定的f_(rb)为105~140 kPa,在锚固体直径为0.15 m的条件下需要的锚固段长度为7.58~10.11 m。现场进行了锚固段长度分别为15、20、25 m的预应力锚索破坏性试验.结果表明全风化斑状花岗岩地层中的f_(rb)仅为61.86~63.92 kPa。通过分析地层的物理性质认为,引起f_(rb)大大降低的原因与地层的含水率、粉粒含量以及塑性状态有关,并且认为在该类地层中预应力锚索设计时现场试验是非常重要的。     

基于应力波法的锚杆(索)锚固质量动力检测数值模拟研究

锚杆(索)大量应用于边坡工程加固,为保证锚杆(索)发挥作用,一般采用应力波法对其锚固质量进行检测,检测的2个主要指标是:锚杆(索)长度和缺陷段的位置。为此,在ANSYS/LS-DYNA中建立锚固体应力波动力分析模型,将小锤对锚杆(索)的敲击作用等效为小锤按一定激发速度v₀与锚杆(索)的碰撞,并在锚杆(索)端头断面中点采集应力波信号。经算例与理论研究成果对比,验证了数值模型的可行性,同时,分析了小锤弹性模量和激发速度v₀的取值对应力波信号的影响,研究了应力波法判别缺陷段位置的准确性,及对比了端头激发与端头和底端同时激发这2种方式在锚杆(索)质量检测中的适用性。研究结果表明:①小锤弹性模量的增大仅对初始应力波信号有增强作用,对经锚固体底端一次反射回的应力波信号影响不大,而小锤激发速度v₀的增大对初始和经锚固体底端一次反射回的应力波信号均有利,且与后者成线性比例关系;②应力波法对锚固体缺陷段位置的判别较为可靠,且缺陷段越饱满判别准确性越高; ③端头和底端同时激发方式缩短了反应锚固体断面变化处和底端位置的应力波信号时间,因而有利于工程应用。     

拉力型锚杆锚固体应力分布试验及数值模拟

锚杆锚固段界面剪应力分布规律是锚杆设计研究的重点,通过采用不同的锚固参数进行拉力型锚杆的拉拔试验,主要从灌浆体的配合比和锚固深度两方面研究了不同锚固参数下锚杆各界面剪应力分布情况,结果表明锚固系统各界面剪应力衰减过程包括沿杆体和垂直杆体两个正交方向的衰减,并非均匀分布。采用数值分析软件FLAC3D对影响拉力型锚杆锚固效果的参数进行数值分析,结果表明:在围岩体相同的情况下,灌浆体的弹性模量对锚固系统的锚固效果影响明显,增大灌浆体的弹性模量可以有效提高锚固系统的锚固效果;在围岩体相同的情况下,改变灌浆体的锚固长度对锚固系统锚固效果的影响不是很理想,锚杆的锚固承载力主要发生在锚杆的前端,采用增加锚固长度来提高锚固系统承载能力的方法是不可取的。