充气锚杆承载机理及群锚效应分析研究

通过建立充气锚杆力学模型,从杆体与扩大头侧摩阻力、端阻力、自重等方面,分析了充气锚杆承载机理,指出充气锚杆间距对群锚效应影响很大,存在最优间距H0使得土体挤密效果大于塑性区与侧摩阻叠加效果,使得群锚效应系数大于1。     

抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究

对选定的四根抗浮锚杆按照设计承载力进行了现场拉拔试验,并进行了数值模拟,从而得到了锚杆的荷载-位移曲线,分析了锚杆的变形和受力特征.结果表明,所有检测锚杆的抗拔承载力均达到了设计要求.锚杆最大锚头位移和最大锚头位移平均值均较小,分别为12.46 mm和10.12 mm,卸荷后b1锚杆的残余锚头位移最小.不同锚杆之间卸荷...     

充气锚杆力学性能的非线性有限元分析

采用非线性有限元分析方法,对充气锚杆的室内模型试验进行数值分析。探讨在特定充气压力(100 kPa)、埋设深度(20 cm)、土体密度(1 500 kg/m3)、橡胶膜长度(20 cm)、厚度(2 mm)等条件下充气锚杆的力学性能。在数值模型中对充气锚杆施加不同等级的拉力,并记录不同拉力时锚杆顶端的位移,绘制荷载–位移曲线,并得出不同拉力下的位移、应变云图。这些图形直接清晰地显示出拉力增加过程中,充气锚杆及砂土土体内的位移及应力变化,得到充气锚杆失效的临界状态。确定在3种不同状态时,土体的应力形式及应力分布;并给出锚杆失效时土体的破坏模式。将数值模拟所得到的荷载–位移曲线与室内模型试验所得到的荷载–位移曲线进行对比,得出两者的结果基本一致,说明模拟结果真实可靠。     

理想弹塑性锚杆拉拔数值分析

为了进一步揭示全长粘结型锚杆的工作机理及影响因素在理想弹塑性模型和摩尔库伦屈服准则条件下,利用有限差分法软件FLAC - 2D模拟单根锚杆在混凝土试块上的拉拔试验,得到拉拔力与位移的关系曲线.通过参数分析,在合理的取值范围内增加锚固深度、锚杆直径、围压可以显著提高极限拉拔力.网格划分不影响极限拉拔力但对计算时间和过程精...     

充气锚杆在软土中的力学特性试验研究

充气锚杆是一种新型扩大头锚杆,模型试验有利于了解充气锚杆的变形与承载特性。根据充气压力与膨胀体积关系,分别采用清水与水泥浆作为膨胀介质,分析橡胶膜膨胀体在软土中的变形特性,得到充气锚杆膨胀体近似呈圆柱状。在此基础上通过改变膨胀体径向应变的大小进行一系列抗拔试验,得出充气锚杆极限承载力随膨胀体径向应变的增加而增大,但极限位移也增大。针对充气锚杆单以橡胶膜承担荷载时橡胶膜抗拉强度较小及位移过大的不足,分别设计钢丝加强及灌浆固结两种改进方法,并进行了抗拔试验对比分析,研究结果表明：钢丝加强型充气锚杆将承担在橡胶膜上的荷载转移到钢丝上,提高了充气锚杆极限承载力;灌浆固结型充气锚杆结合了充气锚杆与普通注浆锚杆的优点,显著减小了极限位移。该两种改进方法为充气锚杆的实际应用作了有益的探讨。     

锚杆孔壁形态对其承载力影响分析

通过锚杆注浆体与孔壁之间峰值的抗剪强度试验,观察到某些岩石试件在锚杆轴向拉力作用下,沿孔壁径向产生瞬间整体开裂。分析了产生这一现象的原因,指出它是由孔壁高低起伏、锚杆孔径微变和孔轴线弯曲等锚杆孔壁形态引起的;给出了试验中几类典型岩体锚杆孔壁形态的实测结果,探讨了锚杆孔壁形态对其承载力的影响,详细分析了锚杆孔壁高低起伏的形态对其承载力的影响,从中发现后2种锚杆孔壁形态对其承载力影响更大。鉴于锚杆孔壁形态对其承载力影响数值较大,建议锚固工程设计中应对上述现象进行适当考虑。     

三结点锚杆单元计算模型及其应用

根据等参元的概念推导出3结点锚杆单元及9结点的块体单元的数值计算公式，由此建立起锚杆——岩土体空间耦合分析模型，编制出相应的空间弹塑性有限元程序。作为实际应用的例子，该模型用来分析了岩土体拉拔实验，并与无锚杆作用时的弹性分析进行比较，计算出的结果证实了该模型的实用性。     

囊式扩体锚杆现场试验及数值分析

相比于传统锚杆,囊式扩体锚杆在杆体端部增加了橡胶囊袋,通过注浆膨胀可以形成高质量的锚固体。该类新型锚杆承载力高且具有良好的耐久性,在国内工程中已有不少的成功案列。但是目前关于囊式扩体锚杆的理论研究较少,进一步的推广受到了限制。通过现场试验和数值模拟,对囊式扩体锚杆的承载特性和囊袋膨胀的影响机理进行了研究。结果表明,端承力随着拉拔荷载的增大,在承载力中占比大;不均匀的囊袋膨胀体进一步提升了锚固效果。     

充气膜结构找形分析

运用非线性有限元法进行充气膜结构的找形分析,并自编程序,结合算例,同理论解进行比较,验证自编程序的正确性。最后,运用自编程序对几种简单的气承膜和气囊膜进行了分析,得出一些有益的结论。     

充气锚杆循环荷载作用下的位移规律试验研究

充气锚杆是一种新型扩大头锚杆,在软弱地基区域工程建设以及海洋资源的利用过程中,有其特殊的优势。笔者设计自制了充气锚杆实验槽,利用该实验槽开展了砂土中的充气锚杆循环荷载试验,揭示了砂土充气锚杆循环荷载作用下的位移变化规律。结果表明:(1)充气锚杆抗拔过程分为3个阶段:弹性位移阶段、弹塑性位移阶段和塑性位移阶段,前2个阶段,充气锚杆的塑性位移与荷载成指数函数关系;(2)随着循环荷载峰值的增加,充气锚杆在循环荷载下的位移发展速度增加,单次循环下的残余位移量与总残余位移量增加,最终的位移量也相应地增加。(3)极限抗拔承载力随着循环次数的增加而变小。     

CFRP锚杆黏结性能试验及数值模拟分析

通过对锚固长度分别为240、300、350mm的碳纤维CFRP锚杆进行黏结性能试验,研究其破坏形式、弹性模量、平均黏结强度等基本力学性能及黏结滑移性能。基于以上拉伸试验滑移曲线,采用非线性弹簧单元COMBIN39模拟CFRP筋和黏结介质环氧砂浆之间的黏结滑移,研究锚固段受力随锚固深度变化情况,并对不同锚固长度锚固段受力情况进行分析,对于研究锚固段受力演变具有重要意义。     

CFRP筋夹片式锚具数值分析

采用ANSYS有限元软件建立CFRP筋夹片式锚具数值有限元模型,通过分析计算结果,得出Tsai-Wu失效准则能够较好地模拟CFRP筋在复杂应力作用下的失效、荷载滑移的理论计算曲线基本能反映实际情况,锚杯外表面轴向应力和环向应力的计算值与实测值基本一致。     

锚拉桩三维土拱效应数值分析与试验研究

针对锚拉桩设计中土压力计算模式存在的问题,提出了三维土拱效应模型这种新的计算方法,通过有限元方法,对该模型的正确性进行了验证。在此基础上,讨论了锚头间距、土体粘聚力、内摩擦角及弹性模量对三维土拱效应的影响。结果表明:随着锚头间距增大,土拱效应减小;土体粘聚力和内摩擦角增大,土拱效应增强,但增大到一定值后,荷载分担比例变化较小,且粘聚力值变化对土拱效应的影响比内摩擦角更显著;土体弹性模量增大,荷载分担比例也增大,最大可达到100%,此时结构体系可采用点锚,三维土拱效应存在于整个锚索自由段。为进一步验证模型的正确性,进行了室内模拟试验,试验结果表明,挡板后水平及竖向均存在土拱效应。     

预应力锚索加固边坡的有限元分析

结合具体工程实例,对类土质边坡进行了稳定性分析,并根据类土质边坡的特性采用预应力锚索框架进行治理,通过对比分析支护前后边坡的稳定计算结果,进一步验证了用预应力锚索框架梁治理类土质边坡的科学性及合理性。     

张拉索膜结构与锚固基础共同作用初步分析

利用可以考虑边界位移影响和锚固基础共同作用的索膜结构非线性有限元程序，针对简单的张拉索膜结构模型，对张拉索膜结构与其锚固基础的共同作用进行了一系列分析，讨论了膜结构本身在应力与位移等方面的影响，着重研究了张拉索膜结构对锚固基础抗拉刚度和位移限度方面的要求．利用分析结果，对张拉索膜结构中的锚固基础设计方法进行了评述，可供实际工程人员参考。     

植筋群受拉有限元分析

利用大型有限元软件ANSYS10.0对化学植筋试件进行了非线性有限元分析.分析中假定粘结应力均匀分布,分析了埋深为10 d和15 d情况下植筋的极限拉力、荷载作用下钢筋应力沿长度的变化及钢筋荷载-应变曲线并同试验结果进行了对比,计算了在不同边距和不同间距下的承载力并同已有计算公式计算结果进行对比.结果表明,在分析中可以采用粘结应力均布的模型.在考虑边距和间距对承载力影响时,可以采用喜利得公司的公式计算植筋群的受拉承载力.     

单个锚栓抗拉承载力试验研究与有限元分析

对单个锚栓抗拉承载力进行了试验研究和有限元分析,两者结果基本吻合,验证了锚栓承载力试验的可靠性和有限元分析方法的合理性,由此得到的锚栓本构关系可为受拉柱脚节点研究提供参数,同时也为实际工程提供参考。数值分析考虑了锚栓和混凝土接触面粘结滑移非线性,采用面面接触来模拟锚栓与混凝土的共同工作,较能反映实际受力情况。     

深大基坑桩锚支护体系的有限元分析

结合桩锚支护的工程实例,选用合适的土体模型和接触面,运用预应力锚索施工过程的简化模拟方法,对预应力锚索和围护桩与土体的相互作用进行了模拟,得到该基坑施工过程的地表位移,沉降,围护桩位移,受力和锚索轴力,并根据计算结果分析了该基坑支护方案的可行性。     

Finite element analysis of anchor plates using non-coaxial models

The non-coaxial model simulating the non-coincidence between the principal stresses and the principal plastic strain rates is employed within the framework of finite element method（FEM） to predict the behaviors of anchors embedded in granular material.The non-coaxial model is developed based on the non-coaxial yield vertex theory,and the elastic and conventional coaxial plastic deformations are simulated by using elasto-perfectly plastic Drucker-Prager yield function according to the original yield vertex theory.Both the horizontal and vertical anchors with various embedment depths are considered.Different anchor shapes and soil friction and dilation angles are also taken into account.The predictions indicate that the use of non-coaxial models leads to softer responses,compared with those using conventional coaxial models.Besides,the predicted ultimate pulling capacities are the same for both coaxial and non-coaxial models.The non-coaxial influences increase with the increasing embedment depths,and circular anchors lead to larger non-coaxial influences than strip anchors.In view of the fact that the design of anchors is mainly determined by their displacements,ignoring the non-coaxiality in finite element numerical analysis can lead to unsafe results.