锚-土界面力学分析及拉拔试验研究

基于弹塑性状态下锚固体与周围土体之间的变形协调,建立围压条件下土层锚杆荷载传递机理模型,推导外荷载与锚固土层塑性半径及锚杆极限拉拔力之间的理论计算式。通过拉拔试验,分析锚固体所处应力状态、粗颗粒含量及土样含水率对土层锚杆极限拉拔力的影响。结果表明：在一定范围内改善土层锚杆所处的应力状态,有利于防止土层锚杆瞬间从土层中拔出;土样粗颗粒含量为60%时,试样较为密实,拉拔过程中土颗粒间的应力分布相对均匀,锚杆的承载力相对较大;在相同围压条件下,土层锚杆的极限拉拔力随着含水量的增加呈现出先增大后减少的趋势;试样极限拉拔力理论计算值与室内试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。     

抗浮锚杆工程设计应用研究

建筑工程中的抗浮锚杆有岩石锚杆和土层锚杆2种。岩石锚杆的应用较为普遍,但存在规范不统一,构造要求不详细等不足。土层锚杆之前因为缺乏规范支持而鲜有应用,在《高压喷射扩大头锚杆技术规程》出台后,虽然有了设计依据,但普遍缺少工程经验。文章以实际工程为例,较系统地介绍了锚杆的设计方法。依据所做的锚杆试验结果及工程锚杆的最终检测结果,对2种锚杆的承载力及变形计算方法提出合理的意见和建议。对土层内的锚杆腐蚀条件进行分析,提出了保证锚杆耐久性的措施。工程实践结果表明,在满足一定条件的前提下,无论是岩锚还是土锚,都是可靠的工程应用。     

支护形式对基坑近邻建筑物沉降影响分析

应用弹塑性大变形理论及有限差分理论,对地下连续墙加内支撑与地下连续墙加锚杆两种支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降进行了模拟分析,分析表明:内支撑与土层预应力锚杆可有效减小基坑支护结构及近邻建筑物的沉降变形,而内支撑在控制基坑变形方面的作用要远大于土层预应力锚杆。     

设有土层锚杆的地下室底板设计实例

通过对土层锚杆进行的抗拔试验,得出其在循环加载作用下的Q-S曲线。采用SAP2000设计软件,将土层锚杆模拟成具有相应刚度的弹簧支座继而进行地下室底板的有限元计算分析,得出其在受变形控制时的受力图,达到完成构件的结构设计工作。     

水泥土搅拌桩加锚杆围护结构的变形计算

基坑围护结构的变形大小直接关系到围护结构的可靠性 ,影响到围周建筑、道路和地下管线的安全 ,因此计算基坑开挖引起土体和围护结构的变形是一项重要课题。本文推导了水泥搅拌桩围护结构变形计算的刚性墙—弹性地基法的解析式 ,研制了基于弹性墙—非线性弹性地基法有限元计算程度CPWALL ,并结合广州市广园东路铁路职工住宅大楼水泥搅拌桩基坑围护工程进行了应用研究 ,计算分析表明弹性墙—弹性地基有限法能较好地反映工程实际情况。应用该计算程序 ,根据基坑开挖过程中阶段性位移实测结果可通过反分析确定地基系数 ,并对是否设置土层锚杆、加长土层锚杆控制位移、预测最大位移等工况进行了应用研究     

锚杆和排桩联合支护二级基坑的有限元分析

对于上部采用土层锚杆下部采用排桩支护的二级基坑,一般情况下计算时把基坑分成上下两部分各自进行,而忽略其相互影响。本文采用有限元软件PLAXIS对某二级基坑开挖的全过程进行模拟．并分析了在下部基坑开挖支护过程中上部的增量变形和锚杆轴力的变化,结果表明随基坑滑移面的转移,上部锚杆支护坡面的变形进一步增大,而各层锚杆的轴力则变化很小。     

高吨位土层锚杆扩大头技术的工程应用

介绍了高吨位土层锚杆扩大头技术在深圳某基坑支护中的设计及施工要点。锚杆抗拔力检测和基坑位移观测结果表明：高压喷射扩大头土层锚杆的抗拔力高，变形小，可靠性高，实用性强。     

土层灌浆锚杆的蠕变损伤特性研究

蠕变行为是土层锚杆拉拔的重要特征之一。根据砂浆锚杆的抗拔蠕变试验 ,研究了锚杆抗拔的力学模型 ,计算出了模型中的力学参数和砂浆锚杆的长期抗拔力。另外 ,就锚杆拉拔损伤效应问题进行了讨论 ,引入了变形损伤效应和时间损伤效应的概念。结果表明 ,时间效应对于锚杆抗拔性能有较大的影响 ,在粉质粘土中砂浆锚杆的长期抗拔力比瞬时极限抗拔力下降 1 4～ 1 3。     

土层倾斜锚杆理论计算与试验的差异性探讨

永久性土层倾斜锚杆施工所适用的规范目前只有《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22:90)。在土层倾斜锚杆计算时,规范中给出的土层与锚杆间的粘结强度采用的是一次常压灌浆测定的数据,当采用二次劈裂注浆施工工艺时,理论计算与实测数据会存在较大的差异。根据具体工程试验数据,分析了土层倾斜锚杆理论计算与实际试验存在较大差异性的原因。在粉土和粉质粘土的地质情况下,二次劈裂注浆形成的锚固体的等效直径是钻杆直径的1.5倍以上。在计算承载力时,仍可采用一次常压注浆测定的数据,但此时不用再考虑锚杆突起和地下水对承载力的影响。     

紧邻高层建筑物河道陡坡防护技术研究

介绍地面超载情况下土层锚杆技术的设计原理 ,并对部分计算参数进行了归纳分析 ,给出了具体的计算步骤 ,最后以某城区河道陡坡治理工程为例 ,说明了土层锚杆技术的应用     

采用极限分析方法确定土层锚杆的极限承载力

考虑到土层锚杆的拉拔破坏方式以锚杆体周围的土体的屈服或破坏为主 ,根据现场拉拔试验及数值计算成果 ,本文假定在极限状态下锚杆体破坏时在土体中形成一个锥体或纺锤形的破坏体 ,以极限分析理论为基础 ,确定了锚杆极限承载能力的计算方法。通过与常规的设计理论进行对比分析 ,本文确定的计算方法从另一方面描述了土层锚杆的破坏方式 ,而且这种破坏方式在工程实践中更常见     

土层锚杆蠕变试验研究

目前在工程中,往往注重锚杆的荷载变形行为,很少关注其时间效应行为。我们做了2根土层灌浆锚杆的拉拔蠕变试验,并对锚杆拉拔的蠕变特征进行了分析。首先利用锚杆拉拔蠕变曲线画出了等时拉拔力-位移曲线,然后计算各时刻等时曲线的割线刚度,并分析了刚度和时间之间的关系。建立了锚杆抗拔的流变力学模型,并由此得到了长期抗拔力随时间的变化规律,求导出锚杆拉拔的长期抗拔力。结果表明,锚杆的长期抗拔力约为瞬时抗拔力的85%~90%。     

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。     

土层预应力锚杆应力损失及对策研究

土层预应力锚杆广泛应用于基坑支护与边坡治理工程中,但应力损失一直是锚杆工程中普遍存在的问题。本文首先对锚杆的作用机理进行详细的理论分析,指出锚杆的预应力损失是由锚杆与土层之间的非弹性变形引起的,进而深入分析了影响预应力损失的几种主要因素,认为在不同的情况下,各种因素对预应力损失的影响是不一样的,同时,对各种影响因素提出了相应的施工对策。     

深基坑土层锚杆结构设计

土层锚杆广泛应用于高层建筑深基坑的支护结构中。以某工程为例,对土层锚杆的设计计算方法以及施工特点等技术问题进行讨论。     

框架-预应力锚杆-土体系统地震动相互作用分析模型及地震响应分析

建立了框架-预应力锚杆-土体系统在地震作用下的动力计算模型,这种模型将框架与锚杆自由段之间的作用和锚杆锚固段与土体之间的作用均处理成一个线性弹簧和一个与速度有关的阻尼器,将锚杆自由段处理成一弹簧,锚杆预应力通过自由段的弹性变形传递至锚杆锚固段,然后再通过锚杆锚固段传递至土层。框架(横梁、立柱和挡土板)质量和主动区土体质量以集中质量的形式连接在锚杆自由段,并通过自由段弹簧与锚固段阻尼器进行连接。由此分别建立框架-锚杆系统和锚杆-土体系统地震作用下的阻尼微分方程,并分别求解在简谐地震作用下锚杆预应力的地震响应和锚固段锚杆的动力响应。最后,结合一工程实例进行分析,并用ADINA对此计算模型进行验证,结果表明这种计算模型对黄土地区土质均匀的边坡动力设计和分析是安全、可靠、合理的。     

土层扩大头锚杆设计理论研究

基于地层扩大锚杆的原位实测资料,作者研究分析了土层扩大锚杆的设计理论,包括其抗拔力、抗拔力与变位关系等问题,提出了土层扩大锚杆抗拔力计算公式以及抗拔力-变位计算方法。通过实例分析比较,验证了本方法的正确性。     

抗浮锚杆变形控制分析

抗浮锚杆用于解决地下工程抗浮问题现已日益普遍和成熟,但其设计和施工还没有规范可循。通过理论计算锚杆变形,结合深圳市地下工程实例,对抗浮锚杆进行有限元模型分析及试验研究,得出抗浮锚杆的变形值与理论计算值较接近,并提出较为合理的锚杆允许变形值。     

基于复合岩体法的锚杆支护隧道收敛修正分析

基于复合岩体方法考虑锚杆与围岩的相互作用,在引入加锚效应不均匀性基础上,根据对围岩变形约束程度修正复合岩体等效计算刚度,获得了锚杆支护作用下圆形隧道收敛变形的修正解。对比既有解及数值结果验证了本文解的正确性,修正解合理地降低了既有计算方法对锚杆约束效果的过高估计。结果表明:锚杆通过提高复合围岩等效刚度降低隧道收敛变形;增加锚杆密度比增加锚杆长度对降低隧道收敛更为有效;在常规锚杆布置参数条件下,锚杆支护对隧道最终收敛的降低幅度不会超过20%,难以完全依靠系统锚杆来限制软岩隧道的收敛大变形。本文提出的修正解能合理反映锚杆对围岩收敛变形的约束作用,可为锚杆支护下隧道收敛变形的量化分析提供简洁准确的计算方法。     

土层锚杆的非线性有限元分析

通过在天津海河干流治理工程的实践，对土层锚杆提出了非线性有限元分析的数学模型，对其受力土体进行计算分析，并得出该地区采用土层锚杆是稳定的结论。