竖向条形锚定板水平拉拔极限承载力统一理论解研究

针对竖向条形锚板拉拔问题的研究存在人为区分浅埋、深埋,且界定标准及力学模型的对称性认识不统一,基于自主研制的条形锚水平拉拔可视化模型试验和数值模拟试验,研究拉拔过程中板前土体的位移变形规律。极限状态下,板前存在弹性核三角形区域,其角度变化可反映板前滑移线场的对称性;随着埋深比的增大,三角形弹性核的上角增大(φ~π/4+φ/2),上侧土体位移变形范围相对缩小,从延伸至地表收缩至板前附近;下角减小(π/2~π/4+φ/2),下侧土体位移变形范围则相对扩大,边界与竖向夹角在π/2~3π/4+φ/2间变化;上下角之和基本保持不变(φ+π/2),板前滑移线场由非对称逐步向对称发展。在此基础上,提出相应的假定,构建可考虑埋深等因素变化的竖向条形锚定板的水平拉拔极限承载力学模型,并推导出极限承载力的统一理论解。计算结果表明:新的力学模型很好地反映了板前滑移线场的对称性随埋深比的连续变化规律,无需再人为区分浅埋和深埋;极限承载力统一理论解对砂土中竖向条形锚定板具有很好的适用性,计算结果与试验值符合的更好,较其它3种传统方法具有明显优势。     

竖向浅埋锚锭板的侧向极限拉拔荷载

锚锭板是一种承受土体被动抗力的结构单元,常用于支挡结构、板桩锚固和管线转弯处的设计和施工。本文采用一种描述锚锭板极限拉拔荷载的统一表达式,根据砂土中锚锭板试验结果的统计分析、粘土中锚锭板有限单元上下限解结果和试验资料的整理,给出了锚锭板极限拉拔荷载统一表达式中相应参数的取值范围。该统一表达式可直接应用于锚锭板极限拉拔荷载的估算,也可进一步应用于其它地埋结构(如侧向受荷桩)的弹塑性分析。     

灌注桩竖向极限承载力的性状与确定

本文结合工程实例，对灌注桩竖向承载能力的极限状态与破坏模式进行了分析：论述了桩侧摩阻和端阻的发挥性状；提供并分析了静载、根据土的物理力学性质指标与承载力参数之间的经验关系以及高应变三种确定单桩竖向极限承载力的方法；并提出几个问题进行了探讨。     

砂土中锚板上拔三维物质点法模拟研究

土体中锚板的上拔过程存在复杂的锚土相互作用,掌握其变形及破坏机制对于确定锚板的极限承载力和优化设计具有重要的意义.采用三维物质点法(MPM)模拟了砂土中圆形锚板的上拔过程,探究了不同埋深条件下土体的位移场分布及锚板的上拔破坏机制,并结合极限平衡法研究了砂土密实度、锚板尺寸和埋深等因素对其极限承载力的影响.结果 表明,临...     

砂土中锚板的抗拔机理与承载力计算模型研究

锚板上拔过程中板周土体变形破坏机理的研究对锚板极限承载力的可靠预测至关重要。通过室内模型试验,采用数字图像关联技术对锚板上拔过程中锚板周围土体的变形场进行了研究。分析结果表明：在锚板上拔过程中锚板周围土体伴随着剪胀现象,其应力水平、峰值摩擦角和剪胀角控制着破坏面的形状,进而影响着锚板的极限承载力。在此基础上,建立了锚板承载力计算模型。通过引入Bolton理论所建立的剪胀角、相对密实度和应力水平之间的关系,得到了锚板极限承载力的理论计算公式。该理论公式考虑了埋深率、剪切摩擦角、剪胀和应力水平等影响因素,可对不同密实度砂土中锚板的极限承载力进行预测。理论公式与其他学者的试验结果对比表明该理论模型计算结果与其他学者的试验结果有较好的一致性,验证了该理论模型的合理性。     

螺旋锚极限抗压承载力理论计算分析

为了给竖向荷载作用下螺旋锚极限抗压承载力计算提供理论方法,基于极限平衡原理,提出螺旋锚竖向抗压达到极限状态时的土体破坏模式,并推导出螺旋锚极限抗压承载力理论计算公式。通过与现场试验实测值的对比分析,验证所建立理论模型的准确性和可靠性。续而,初步分析锚盘直径、锚杆直径等因素对螺旋锚极限抗压承载力的影响规律。研究表明,建立的理论计算方法可以较为有效地计算螺旋锚竖向极限抗压承载力。     

统一强度理论下桩基极限承载力讨论

基于Mohr-Coulomb准则的太沙基深基础承载力公式未考虑中间主应力的影响,因而与实际极限承载力有出入,而统一强度理论通过系数b考虑了中间主剪应力和中间主应力的影响。因此,利用统一强度理论,结合滑移线场理论,以太沙基深基础计算模型为基础建立了考虑中间主应力时的桩基极限承载力的统一解形式,应用Matlab软件画出了地基极限承载力qu与b值的关系曲线,考虑中间主应力时桩基的极限承载力将提高,可以充分发挥材料的承载能力,可以节约造价。     

基于粒子图像测速的锚板抗拔破坏机理试验研究

锚板拉拔过程是板与周围土体相互作用的过程,研究锚板周围土体的变形破坏机制对锚板抗拔力的预测具有重要意义。基于粒子图像测速(PIV)技术开展了一系列锚板拉拔试验,试验结果表明:PIV技术可以有效地捕捉到不同砂土地基密实度和锚板埋深条件下锚板拉拔过程中周围土体的变形破坏模式。PIV位移场分析结果显示:锚板埋深较浅时,松砂地基中破坏模式呈现直面破坏,密砂地基中呈现斜面破坏;锚板埋深较大时,松砂地基中土体内部锚板上方形成灯泡形影响区,密砂地基中呈现曲面破坏。PIV应变场分析结果表明:无论砂土地基埋深如何,松砂地基中形成的剪切应变带与水平面夹角为45°+φ/2,密砂地基中形成的剪切应变带与垂直面夹角约为φ/4。     

双曲线模型预测单桩竖向极限承载力的研究

通过对2种不同桩型单桩竖向静载试验的研究,采用双曲线模型对单桩竖向极限承载力进行拟合预测分析。研究表明:(1)利用双曲线模型拟合荷载-沉降曲线,拟合的相关系数平均值为0.98627,拟合程度良好,拟合曲线与实测的曲线吻合程度较高。(2)对荷载-沉降曲线为陡降型的桩,用折减系数法来预测单桩竖向极限承载力,研究出预应力混凝土管桩和预制钢筋混凝土方桩的折减系数平均值分别为0.847和0.821,可供工程应用参考。     

水平荷载对单桩竖向承载力影响研究

基于Mohr-Coulomb强度理论并结合数值模拟分析方法,对不同土体中纯摩擦桩在水平荷载作用下单桩竖向承载力的变化进行了理论分析,结果表明:水平荷载作用下桩基础的竖向承载力会有所下降。     

水平矩形浅锚极限抗拔力分析

在对锚板极限抗拔力进行分析时,既有研究手段和方法基本上都建立在相关联流动法则和岩土体材料的线性破坏准则基础上,然而大量实验成果证实岩土体材料一般并不遵循相关联流动法则且破坏准则具有非线性,因而现有极限抗拔力计算结果往往偏大。在上限定理的基础上,根据非相关联流动法则和非线性破坏准则,分别通过修正岩土材料的抗剪强度参数c*,φ*引入非关联流动法则和通过"切线法"引进非线性抗剪强度指标ct,φt的方法,研究了水平矩形浅埋的极限抗拔承载力问题。研究结果表明:岩土体材料的剪胀特性和岩土材料破坏准则的非线性对锚板基础的承载能力和稳定性有着重要的影响,因而客观评价岩土体材料的真实力学特性将更加符合工程实际。     

单螺旋锚桩水平承载机理试验与理论研究

目前螺旋锚桩水平拉拔承载设计计算的相关规范存在不足,理论研究中对锚片表面土压力分布的认识不统一。基于自制大型试验砂箱,开展了单螺旋锚桩的水平拉拔模型试验,直接量测分析了水平拉拔过程中锚片上下表面的土压力分布变化规律。引入考虑位移影响的锚片表面土压力近似计算方法,结合桩侧阻力p-y曲线,构建了砂土中单螺旋锚桩的水平拉拔力学模型,推导了位移相关的水平承载力计算理论。试验与计算结果表明：水平拉拔过程中,锚片表面土压力分布与测点到锚片中性轴的距离呈非线性关系,计算土压力时需考虑位移的影响;所构建的单螺旋锚桩水平承载力学模型以及基于力学平衡分析推导得出的单螺旋锚桩水平拉拔位移相关承载力计算理论在对比验证中取得了较好效果;对于工程中常用的单螺旋锚桩（桩锚直径比d/D≤5）,当埋深比大于4后,可不考虑锚片的作用,按照等直径的裸桩来计算其水平承载力。     

方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究

采用统一强度理论,对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析,通过方钢管的宽厚比对方钢管与核心混凝土间的约束效应进行控制,提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。然后将其推广到不同截面形式的钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算中,将计算值与试验值进行对比,验证了公式的合理性。该研究为钢管混凝土短柱承载力的研究提供了一定的理论依据。     

基于非线性Mohr-Coulomb强度准则下锚索极限抗拔力研究

根据预应力锚索破裂面的形状参数方程、非线性Mohr-Coulomb强度准则和极限平衡原理,推导出一个能够考虑锚索破裂面形状、岩土体种类、抗拉强度以及围岩压力和灌浆压力等因素的预应力锚索极限抗拔承载力计算公式。理论计算结果和算例分析表明了该理论及其求解方法的有效性和可靠性。     

土层锚杆拉拔界面松动破坏分析

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。     

加载方向对张紧式吸力锚极限承载力的影响分析

利用真空预压法在模型试验土池内制备了软黏土层,选择不同加载方向,进行力控制下张紧式吸力锚极限承载力模型试验,分析了加载方向对其破坏模式以及极限承载力的影响。结果表明,对于最佳系泊点受倾斜荷载作用的吸力锚,当加载方向从 40 °变化至 20 °时,尽管锚的水平位移和承载力明显增加,但锚始终表现为竖向拔出的破坏模式,且锚底以下土层的反向承载力是影响其极限承载力的关键因素。按照模型试验条件,分别通过塑性极限上限分析与极限平衡分析预测锚的极限承载力并与试验结果进行比较,发现如果将锚底的反向承载力系数取为常数,预测结果不能反映加载方向的变化对极限承载力的影响。因此,为了客观预测锚的极限承载力,依据模型试验结果,提出了一种反映加载方向对锚底反向承载力影响的修正关系。     

钢管混凝土柱极限承载力的统一算法研究

介绍国内外各设计规程关于钢管混凝土柱极限承载力的计算方法并进行比较分析。钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱的受力性能具有共性,即长细比和偏心率对柱面内整体极限承载力的影响基本上是独立的。基于上述规律,在分析评价国内外各规程计算方法的基础上,对钢管混凝土柱极限承载力的统一算法开展研究。分别进行钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱的算例分析,研究结果表明,计算值与试验值吻合良好。最后提出适合工程应用的钢管混凝土柱极限承载力的统一算法,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和规程修订提供参考。