拉力分散型锚杆应力分布特性对比试验研究

针对自由段及锚固段长度相同的普通拉力型锚杆及拉力分散型锚杆,设计并进行了对比张拉试验。采用在各锚杆锚固段粘贴电阻应变片的方式,获得锚杆锚固段轴力及摩阻应力在整个张拉受力过程中的分布状态及变化趋势。试验结果表明,相比普通拉力型锚杆,拉力分散型锚杆可以显著改善锚固段受力状态。砂性土中锚固段长度为16m的普通拉力型锚杆,随着张拉荷载的不断增加,杆体轴力能够逐步传递至锚固段末端,但锚固段末端利用效率相对较低,而拉力分散型锚杆锚固段轴力分布状态较普通拉力型锚杆有较大改善,直接传递至锚固段后端的轴力更大,且分布更加均匀。但由于拉力分散型锚杆长锚索单元自由段的自由度未能完全达到设计要求,其传递至锚固段的轴力存在一定损耗。     

拉力型土工布加筋复合锚杆锚固界面应力传递试验分析

土工布复合锚杆是一种可应用于松散地层锚固工程的新型锚锭结构。以某滑坡治理工程为平台,开展了拉力型土工布加筋复合锚杆锚固体与破碎岩土体界面间应力传递规律的实测研究。现场试验结果表明,土工布的加筋鼓胀作用调整了锚固体与破碎岩土体接触界面的应力分布,土工布加筋复合锚杆锚固段近端存在稍长的应力协调缓冲段,随着荷载增大,黏结应力峰值向锚固段深部转移的现象不明显;实测破碎岩土体中拉力型土工布加筋复合锚杆主要抗力区域分布在3.0~13.0 m之间,即有效锚固体长度以不超过15 m为宜,过长的锚固长度对提高锚杆抗拔力意义不大;在松散破碎岩土体中应用土工布加筋复合锚杆技术能起到提高锚固力与节约成本的双重作用。     

锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度

根据岩土锚固的有关试验资料,分析了影响锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的主要因素,提出了锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的建议值,并指出了锚杆受荷时,沿锚固段长度粘结应力分布的不均匀性,其不均匀程度随锚固段长度的增加而加剧。以往在计算锚杆抗拔力公式中对不同锚固长度的锚杆均采用单一的粘结强度值是不合理的,而应引入锚固长度对粘结强度的影响系数。     

BFRP砂浆锚杆锚固黏结性能试验研究

通过6组BFRP砂浆锚杆拉拔试验,研究了BFRP砂浆锚杆的锚固黏结性能,分析了锚固长度、筋材直径、筋材表面特征对其黏结-滑移关系、锚杆杆体轴力分布、锚杆界面剪切应力分布的影响。结果表明：试验条件下水泥砂浆强度为27.49 MPa时,试件的破坏形态分为拔出破坏和劈裂破坏两类;锚固长度由5cm增加至10、15 cm时,黏结强度分别降低42.5%、67.78%;筋材直径由12.6 mm减至10、8 mm时,黏结强度分别增加20.61%、42.22%;与光面BFRP筋相比,黏砂BFRP筋黏结强度增加4.42%,峰值滑移量减少24.21%;锚杆杆体轴力自加载端沿杆体呈降低趋势,极限荷载时,杆体轴力均传递至锚固末端,BFRP砂浆锚杆有效锚固长度大于15 cm;锚杆界面剪切应力分布呈先上升后下降的单峰形式,峰值位置随荷载增加逐渐向锚固末端转移,同一荷载等级下,随锚固长度的增加,峰值应力越高。     

钢筋与再生混凝土粘结应力分布的试验研究及理论分析

根据再生混凝土拉拔试验实测的粘结段钢筋应变值,计算并绘制出粘结应力沿锚固长度的分布曲线,对粘结应力的分布规律进行总结。探讨化学胶着力、机械咬合力和摩擦力随拉拔力变化的规律,初步提出荷载传递单元及荷载传递模式理论,并分析给出粘结应力沿锚固长度分布的理论模型。分析表明,该理论模型与试验结果相一致。最后,定义了粘结应力不均匀系数,分析极限状态下各因素对粘结应力分布的影响。     

拉力型和压力型自由式锚索现场拉拔试验研究

通过现场拉拔试验的方法,给出岩质边坡体内拉力型和压力型自由式锚索注浆体与孔壁间的剪应力分布曲线及拉力型锚索钢绞线与注浆体间剪应力分布曲线,获得剪应力沿锚固段长度的分布规律。试验结果表明,对于拉力型锚索,注浆体与孔壁间的剪应力峰值要小于注浆体与钢绞线间的峰值,但剪应力分布长度要长,峰值剪应力出现点后移;无论是何种自由式锚索,剪应力在注浆体与孔壁间的分布都是很不均匀的,峰值剪应力在锚固段出现的部位不同。在相同的荷载作用下,压力型锚索的剪应力峰值大,分布长度短,衰减快。随着锚索荷载的增大,拉力型锚索锚固段的有效长度增加明显,而压力型锚索剪应力峰值增加明显。拉力型锚索的承载力是一定的,当需要提供较小的锚固力时,常采用该种型式的锚索,其施工关键是要保证注浆体的长度;压力型锚索的承载力与承压锚固段分级的数量成正比,当需要提供较大的锚固力时,需采用压力分散型的锚索,其施工关键是要保证注浆体的饱满程度,避免注浆体的收缩。     

拉力型锚杆应力分布的非线性分析

锚杆设计中现在都假定锚固段与土体的粘结力是均匀分布的,而实际工程中的实测数据表明粘结力不是均匀分布的.论文提出锚固段与土体的有限元计算模型,考虑界面的非线性特性,编制了相应的计算程序,得到各级拉力荷载作用下的锚固段与土体之间的粘结力沿锚固段长度的分布情况,这些计算结果与实测数据进行比较,两者结果较为吻合,其结果都显示,随着张拉力的增加,土-锚杆粘结应力峰值逐渐向远端转移,从而验证了数值模型的正确性.     

拉力型锚杆应力分布的非线性分析

锚杆设计中现在都假定锚固段与土体的粘结力是均匀分布的，而实际工程中的实测数据表明粘结力不是均匀分布的。论文提出锚固段与土体的有限元计算模型，考虑界面的非线性特性，编制了相应的计算程序，得到各级拉力荷载作用下的锚固段与土体之间的粘结力沿锚固段长度的分布情况，这些计算结果与实测数据进行比较，两者结果较为吻合，其结果都显示，随着张拉力的增加，土-锚杆粘结应力峰值逐渐向远端转移，从而验证了数值模型的正确性。     

锚固系统应力传递机理理论及应用研究

以岩土工程锚固力学传递机理理论及应用为课题，通过理论分析、实验室模拟分析、数值计算分析以及现场实测分析等多方面进行深入地研究和探讨，取得了一系列有意义的研究成果：(1)根据锚固系统的受力特征，采用岩土体-锚固体共同变形原理，获得全长粘结式锚杆以及集中拉力型、分散拉力型、集中压力型和分散压力型等各种类型的预应力锚索锚固段应力分布的理论解，并讨论了其受力特征、应力分布规律、因素及其各自的适用条件；(2)通过实验室研究，验证了锚固体与岩土体界面上的破坏是锚固系统失效的主要形式。同时发现锚固力的大小不但与目前公认的几种因素有关，而且与锚固灌浆材料的组构有密切的关系，提出了新的提高锚固力的途径。采用实验研究的方法，探讨了锚固体界面力学特征、在荷载作用下变形规律以及界面上的应力分布规律。根据锚固体的力学效应，将锚固界面上的力学行为分为弹性、滑移和脱粘3种状态；(3)根据实验室研究结果，首次提出锚固界面力学理论，应用Coulomb非关联的流动法则，建立了锚固体界面上滑移状态的力学模型，并导出相对应的本构关系，从而获得界面上各种状态的应力分布规律的理论解；(4)根据锚固力学特征实验分析，建立了具有特色的锚固体界面力学有限元计算分析模型，通过分析计算并与理论研究成果、实验结果相验证，获得了一致性的结论。同时，采用有限元模型模拟技术，获得锚固系统随荷载增加应力分布的演化规律。(5)利用全长粘结式锚杆群取代反力桩进行静载试桩试验，获得大量的现场实测数据，分析研究表明：实测数据与理论分析是一致的，进一步验证了本文所得的研究成果的可靠性。岩土工程锚固理论是锚固技术应用与发展的重要组成部分，本文所获得的研究成果将为锚固理论分析、锚固设计和计算提供可靠的理论依据。     

型钢水泥土复合构件粘结应力分布规律的试验研究

通过型钢水泥土复合构件在型钢受轴向拉力作用下的试验数据结果,得到了粘结应力沿构件全长的分布规律和构件内各点粘结应力的变化规律;试验表明:握裹强度随构件水泥土强度的增加而增加,但型钢与水泥土间有效锚固长度随构件水泥土强度的增大而减小.因此,提高构件水泥土强度或增加型钢在构件中的埋置长度并不一定提高构件的极限握裹承载力.     

混凝土化学植筋锚固性能的试验研究

进行了植筋锚固试件的单向拉拔试验,通过测量在不同荷载等级下的钢筋滑移、钢筋应变分布并通过观察试件受力破坏过程,归纳植筋锚固的破坏模式,探讨粘结锚固的机理,寻找粘结应力分布规律,研究粘结滑移本构关系。建议在正常使用极限状态设计中,植筋锚固拉力位移曲线可采用四阶段模式,给出了粘结滑移本构关系的基本形式,可用于植筋锚固的有限元非线性分析。     

新型化学锚栓在混凝土中的黏结应力分布规律试验研究

基于M16新型化学锚栓锚固于混凝土时受轴向拉力作用下的试验数据,得到了锚栓在不同强度混凝土中沿锚固长度黏结应力变化规律及有效锚固长度与混凝土强度的关系.试验表明:达到极限拉拔荷载时,沿锚固长度的黏结应力在某一长度范围内数值接近相同,且黏结应力大小随着混凝土强度的增大而增大;混凝土强度越高,新型化学锚栓的有效锚固长度呈减...     

压力型锚杆锚固段锚固效应特性分析

压力型锚杆作为新型锚杆型式,克服了拉力型锚杆黏结应力峰值突出、防腐性能较差、杆体无法拆除等性能缺陷,具有独特传力机制和良好工作性能。利用无限体内一点受集中力作用的Love位移与应力函数解,推导出浆体与岩土体界面间的位移及剪应力分布曲线,以及通过使用Mathmatica及Matlab等数学工具求出锚固体周边岩土体内各点的位移等值线,并采用Ansys数值模拟方法进行验证,得出压力型锚杆锚固段的锚固效应特性。     

根据灌浆体与围岩(土)体间峰值粘结强度进行预应力锚索设计的探讨

目前锚固工程广泛采用了预应力锚索,特别是在软岩和破碎岩体中,足够的锚固力是保证工程稳定性的重要因素,而灌浆体与围岩（土）体间的粘结力直接影响锚固效果.通过采用锚固段与岩体弹性假设,通过它们粘结应力的分布、锚固段受力状态和应力的分析,推导出锚索锚固力和锚固长度之间的关系;并且根据灌浆体与围岩岩（土）体之间峰值粘结强度（Tult）,提出了锚索极限锚固力（Pu）和临界锚固长度（Lcal）新的设计方法,并指出它的实用条件.与工点的试验数据相比较,该方法具有较强的工程应用性,供工程界借鉴.     

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。     

拉力型锚索锚固段剪应力分布的高斯曲线模式

拉力型锚索、锚杆之锚固段的剪应力是非均布的 ,剪应力分布曲线是以 0为渐进线的单峰曲线。对不同工程类型的锚索、锚杆的实测数据的拟合表明 ,用三参数的高斯曲线来描述锚固段剪应力分布曲线较为贴切 ,并导出了曲线的极值、拐点、积分等特征值 ,讨论了锚固段的有效长度及其安全储备。     

拉力型锚杆锚固段拉拔受力的非线性全历程分析

针对拉力型锚杆锚固段拉拔受力的非线性全历程分析问题,从锚杆荷载位移关系的指数曲线模型出发,建立锚杆锚固段的双指数曲线剪切滑移模型及其拉拔荷载传递解答,分析拉拔全历程中锚杆锚固段的荷载传递与荷载位移曲线特征,并采用实测数据进行对比验证,结果表明：双指数曲线剪切滑移模型反映了锚固界面的非线性和软化特性,且轴力分布和荷载位移曲线的理论计算值均与实测结果吻合得很好,验证了解析解的有效性。拉拔全历程中,锚杆锚固段荷载传递依次经历加载和滑移破坏2个阶段,锚杆锚固段剪应力分布在加载阶段逐渐从一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递,而进入滑移破坏阶段后,则进一步演变为一条最大值在远端的单调曲线且最大值不断降低直至锚杆被拔出。在剪应力的演变过程中,锚杆的荷载位移曲线则相应地表现为一条单峰曲线,锚固长度较大时,该曲线存在近似平台段。该研究成果可为拉力型锚杆锚固段拉拔受力分析和设计提供理论参考。     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式。并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系。结果表明：锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加。     

粘结式锚杆锚固机理数值模拟研究

锚固技术广泛应用于工程支护领域。文中通过建立粘结式锚杆系统有限元数值模型,探讨了粘结式锚固系统荷载传递机理、应力分布及演化规律。研究表明,(1)锚固界面剪应力先增加后呈负指数递减;(2)轴向应力也呈现负指数递减规律;(3)锚固体界面剪应力主要分布在锚杆前端,并且呈现先增加再减小的规律。     

土遗址用变径木锚杆锚固机理数值模拟研究

基于室内拉拔试验的物理模型,利用FLAC3D建立变径木锚杆拉拔数值计算模型,分析了变径木锚杆锚固系统的荷载传递规律、界面剪应力分布和传递规律、浆体土体应力场和位移场,并通过数值试验研究锚孔直径、锚杆直径和锚固长度对锚固效果的影响。研究结果表明:数值试验结果与室内拉拔试验结果较为吻合,证明数值模拟木锚杆拉拔过程的可行性和科学性;木锚杆浆体界面剪应力沿锚固段分布不均,主要集中在锚固段顶端和末端的0.1m范围内,末端界面剪应力呈增大的趋势与其变径的结构特征有关,其变径的特点在一定程度上提高了木锚杆的抗拔力;变径木锚杆同时具有拉力型和压力型锚杆的特征,径向具有剪胀作用;锚固影响因素中锚孔直径、锚固长度对木锚杆抗拔力影响显著,而锚杆直径对其影响相对较小;提出了木锚杆极限抗拔力计算公式。