桩锚支护结构锚杆受力机理试验研究

为分析基坑开挖过程中桩锚支护结构的锚杆受力机理,结合西宁火车站综合改造工程的深基坑支护结构,对不同工况条件下锚杆的受力进行现场综合动态试验与监测。结果表明:在未施加预应力阶段,随着基坑的开挖,锚杆的锚固作用逐渐发挥,锚杆轴力沿锚固长度呈现先增大后减小的变化趋势,而摩阻力的分布则存在"中性点";对锚杆进行单循环加载时,锚头施加的荷载有所损失,锚杆轴力和摩阻力均沿锚固段长度逐渐减小;在施加预应力之后,锚杆轴力沿锚杆长度逐渐减小,随开挖深度的增加而逐渐增大,摩阻力沿锚固长度逐渐减小。所得结论可进一步完善锚杆的受力理论,为基坑支护的优化设计及施工提供参考性建议。     

预应力锚杆内力传递分布规律与时空效应

为了得到预应力锚杆在基坑开挖过程中受力分布特性,结合西宁火车站综合改造项目,对桩锚支护结构在不同阶段锚杆的受力特征进行现场内力测试试验,试验测得了锚杆轴力和摩阻力随时间及空间分布规律,分析了锚杆支护过程边坡潜在滑移面的动态演化规律,探讨了预应力锚杆自由段与锚固段相互关系,结果表明:未锁定时,受力增加了预应力锚杆的初始应力,对其受力不利,应严格予以控制,锁定后,锚杆摩阻力沿锚固段渐进式减小,摩阻力不断向后传递,但摩阻力峰值并未出现改变;锚杆锚固作用使得边坡潜在滑移面向深部转移,同时,滑移面剪出口沿坡脚向上转移,剪出口位于距基坑底部约H/3处;预应力锚杆自由段长度越长受力越好,但应以超出预估可能出现最终滑移面一定深度最为经济合理,在满足锚固力要求的情况下,锚固段长度存在一临界值,超过临界值则浪费。     

华信商厦深基坑锚杆试验研究

锚杆支护在我国深基坑开挖和支护中得到了广泛的应用，但对其工作机理和计算方法的研究尚不完善。以一个锚杆支护的深基坑工程为享例，对工程锚杆进行了试验研究。通过试验，测试了锚固体在岩土中摩阻力的分布规律，得出了锚杆的抗拔力，以此为工程设计提供了依据。研究结果表明，锚固体与岩土体间的摩阻力沿锚杆长度不是均匀分布的，其分布规律与摩阻力水平有关，在孔口附近最大，而从孔口沿锚杆长度逐渐衰减；锚杆的承载力与注浆方式有关，且对基坑的开挖较为敏感。     

锚杆荷载传递机理分析的双曲函数模型

假定锚固体与锚杆周围岩 (土 )体之间的剪力与剪切位移呈线性增加关系 ,建立锚杆荷载传递的双曲函数模型 ,获得了锚杆摩阻力和剪切位移沿锚固长度的分布规律及其影响因素。根据埋设于黏性土中 4根灌浆锚杆的现场抗拔试验成果 ,分析了锚杆的荷载传递特性 ,计算与实测结果对比 ,二者较为吻合     

大锚片螺旋锚在粉质黏土中的下压承载性能

为研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了确定其极限承载力方法的差异;考虑螺旋锚对周边土的挤压效应,建立精细化有限元模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及侧阻和锚片端阻承担荷载的比例关系。结果表明:用lg P-s方法确定大锚片螺旋锚基础极限受压承载力较合适;螺旋锚与土之间的摩阻力随下压位移的增加而增大,锚片附近区域的摩阻力由于锚片变形而发生较大的波动;螺旋锚锚片分担荷载的比例占据螺旋锚基础受荷的75%以上,各锚片间分担荷载比例最大差异约为6%,锚杆端阻可忽略不计。     

喷锚支护结构的施工监理

<正>喷锚结构是用于深基坑开挖的一种挡土结构,其原理是锚杆沿通长与周围土体接触,依靠从边坡最危险滑动面至锚杆末端接触界面的粘结摩阻力,与周围土体形成复合土体,锚杆在土体发生变形的条件下受力,并主要通过其受拉工作对土体进行加固。锚杆分为预应力锚杆与土钉墙2种,前者承受被动主压力,后者承受主动土压力。锚杆间土体变形则通过喷射混凝土面板予以约束。     

单支点桩锚结构中锚杆预应力锁定值的反演分析

桩锚支护结构中 ,锚杆预应力水平是根据工程地质条件和基坑设计要求确定的。通常情况下锚杆预应力是先期张拉锁定的 ,在基坑后续开挖过程中 ,随着墙后土压力的逐渐增大 ,锚杆预应力水平将相应增大 ,故施工过程中锚杆预应力的锁定值须小于实际设计预应力水平。在等值梁计算模型假定下 ,根据开挖过程中排桩支护结构的水平侧移反演分析了锚杆预应力锁定值 ,据此锁定值施工 ,可使锚杆最终预应力水平与设计预应力水平取得较佳的一致性     

深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用

文中对建筑施工工程中深基坑支护施工技术进行了研究,通过计算建筑工程土压力、选取支护土钉类型、设计预应力锚杆支护面层,完成深基坑支护施工技术的设计。试验结果表明,设计技术在锚杆长度与锚杆摩阻力相同情况下的抗拔力较大,支护效果更好,结构更稳定,能够有效降低深基坑支护结构存在的安全风险。     

长螺旋钻孔压灌混凝土抗压抗拔构件承载性状试验研究

为了研究长螺旋钻孔压灌混凝土工艺制成的抗压桩与无自由段复合锚杆的极限承载力、轴力、侧摩阻力的分布规律以及两者之间的联系,在现场进行了两组足尺试验;通过在抗压桩和复合锚杆内设置钢筋计,测出各级荷载下桩身/杆身不同深度的应变,推算出其轴力和侧摩阻力,进而对抗压桩和复合锚杆的受力机理进行了分析。分析结果表明,抗压桩和复合锚杆的侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下部传递的,其中抗压桩桩端阻力对桩侧摩阻力表现出强化效应;复合锚杆的受力模式不同于普通的抗拔桩和抗浮锚杆,试验中杆身轴力峰值与张拉极限荷载的比值约为2/3。最后根据试验分析结果和《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008),提出了长螺旋钻孔压灌混凝土工艺下复合锚杆极限承载力的估算方法。     

深基坑桩锚支护结构桩身内力及土压力试验研究

通过对东北大学秦皇岛分校综合实验楼深基坑桩锚支护工程现场试验,研究分析了深基坑开挖过程中桩身土压力、钢筋应力及弯矩的分布和变化规律。研究表明:基坑开挖和锚杆及其预应力施加是桩身内力变化的主要因素,预应力锚杆施加的影响较大;通过桩身钢筋应力反算土压力的大小与实测土压力大小及分布基本一致;实测土压力的大小介于朗金土压力和静止土压力之间。     

考虑泥浆触变性和管土接触特性的顶管摩阻力公式

顶进力是顶管工程设计和施工的重要参数,而顶管侧摩阻力对顶进力起控制作用,其大小主要受管土接触和管浆接触特性影响。为了更加准确地计算顶管摩阻力,假设隧洞孔壁在泥浆压力作用下保持稳定,管道周围同时存在管土接触和管浆接触,采用协调表面Persson接触模型分析管土接触特性,得出考虑接触压力分布影响的管土摩阻力;然后利用半无限弹性体中柱形圆孔扩张理论分析注浆压力对泥浆套厚度的影响,并结合泥浆触变性和流体力学平行平板模型计算管浆摩阻力。在此基础上考虑管道与隧洞的相对位置,同时将管道顶进时的滑动摩擦阻力作为下限值,顶管重启动时的静摩擦阻力作为上限值,总结出直线和曲线顶管摩阻力公式。通过与工程实例数据对比,结果表明该计算公式下限值与实测值最接近,证明其适用性。     

开挖问题摩擦效应的有限元计算方法

 采用有限单元法计算砂性土中的开挖卸载,根据既有的散粒体材料开挖应力释放和弹塑性卸载理论研究成果,将卸载过程中材料荷载–位移曲线的非线性等效成为开挖荷载的逐步释放,该过程卸荷模量与加载模量一致,在此基础上推导了用卸荷刚度表示的计算域内开挖荷载计算式;同时,根据现有试验结果将八面体剪应力引入以表征单次加卸载情况下颗粒间的摩擦作用力,并利用虚功原理建立了颗粒间摩擦作用与卸载应力释放特性的关系,将应力释放效应对开挖荷载的影响等效成为修正开挖卸载阶段材料的弹塑性本构关系矩阵,从而实现了考虑卸载摩擦效应的开挖问题计算方法。从节点平衡方程的推导来看,开挖荷载对整个计算区域均有影响,和应力释放效应存在对应关系;设计了砂的室内单向加卸载模型试验,并采用该有限元方法对室内模型试验进行模拟,结果表明,单次加卸载过程中计算曲线可以较好的反映对应试验条件下土体的应力释放特性,计算结果与现有的理论研究成果的认识相符合,该方法对开挖问题的描述具有一定的可行性。     

基于多功能CPTU测试的基坑开挖扰动深度确定方法

基坑开挖卸荷扰动区深度的确定是基坑设计的重要指标。现有的关于扰动区深度的确定大都采用室内试验方法,无法反映土体的原位应力状态。基于多功能孔压静力触探(CPTU)原位测试,对南京、无锡、常州3个基坑工程进行开挖前、后的原位测试,分析了开挖卸荷对锥尖阻力q_t、侧壁摩阻力f_s、摩阻比R_f、电阻率ρ的影响;进一步结合室内卸荷回弹试验,提出了基于原位测试的基坑开挖扰动深度确定方法。结果表明,对于粉土和粉砂地基,开挖卸荷会使锥尖阻力和侧壁摩阻力降低,且随着土体埋深增加,其影响程度逐渐减小;对摩阻比和电阻率影响则较小;基坑开挖扰动区深度为CPTU锥尖阻力qt衰减20%时对应的深度距坑底开挖面的距离。     

季节性冻土中土工格栅加筋特性试验研究

针对东北地区典型粉质黏土,通过一系列土工格栅在冻土中的拉拔试验,重点分析了土壤含水率及冻融循环作用对土工格栅加筋性能的影响,并基于拉拔摩擦强度、表观摩擦系数、界面摩擦阻力和端承被动阻力等理论,对试验数据进行了详细分析。研究发现:含水率对土工格栅加筋效果存在明显抑制作用,含水率从20%提高至32%时,筋土界面摩擦阻力和端承被动阻力均减小60%以上。而当含水率一定时(w=24%),冻融循环作用反而提高了土工格栅的加筋效果,经历7次冻融循环后,土工格栅加筋效果增幅为30%左右,主要是横肋前端承被动阻力的提高,而筋土间界面摩擦阻力变化不大。上述试验成果可为土工格栅在冻土地区的推广应用提供一定的理论依据。     

低围压下极限摩阻力对回填体基桩承载特性的影响

为了研究回填体极限摩阻力变化对基桩承载特性的影响,通过考虑低围压下回填体极限摩阻力的非线性变化,获得指数型荷载传递函数的回填体桩基Q–S曲线计算方法,对比现有研究成果与工程实例验证该计算方法,并探讨了极限摩阻力参数对桩承载特性的影响。分析结果表明:嵌岩段的桩侧摩阻力先达到极值,回填体的极限摩阻力随着桩侧法向应力?与回填体的试验参数A,b的增加而增加,提高桩侧摩阻力和桩基的极限承载力,法向应力?对桩侧摩阻力和桩的极限承载力影响很明显。     

Interface shear strength characteristics of steel piles in frozen clay under varying exposure temperature

The ultimate shaft capacity of pile foundations in frozen grounds has long been correlated to the long-term shear strength of the surrounding frozen soils using a surficial roughness factor “m”. This roughness factor is different for different pile materials (e.g., steel, concrete, and timber), but is often assumed to be constant for any soil type, ground temperature, or stress condition. The current study evaluates the validity of the proposed roughness factor “m” for steel piles embedded in frozen clay and exposed to different scenarios of ground temperatures and normal stress levels. Interface element tests were utilized to characterize the shear strength of frozen Leda clay and the adfreeze strength of the pile-frozen clay interface and to investigate the proposed roughness factor “m” for steel piles exposed to various temperatures and normal stress conditions. The experiments were carried out in a walk-in temperature-controlled environmental chamber. Roughness factor “m” was found not to be a constant number for a given pile material, but rather to decrease with an increase in the freezing temperature. A frictional factor “n”, analogous to roughness factor “m”, was also introduced to correlate the frictional resistance of frozen soil to the frictional resistance of the pile-soil interface. A temperature-dependent empirical equation was also proposed for predicting the shaft capacity of steel piles based on the shear strength parameters of the surrounding ice-rich clay soil.     

考虑时空效应的等效土体水平抗力系数的取值研究

基坑工程设计中土体的水平抗力系数与开挖时间、空间、地质条件和加固条件、开挖土体所处的深度、护坡土体的宽度等密切相关,是基坑开挖时间、空间、地层土性条件、加固条件、环境条件等的函数.为便于工程应用,本文通过现场试验实测资料的整理,并结合程序反分析和理论研究,提出了一种等效水平抗力系数Kh来综合反映土体抵抗变形的能力,并建立了被动抗力K的实用计算方法.     

隧道开挖引起邻近单桩沉降的理论解

采用两阶段法计算隧道开挖引起的自由场地土体沉降,通过连续分布的土体弹簧来模拟桩土间的相互作用,计算出桩周的负摩阻力,并考虑桩基的端承效应,对隧道施工对邻近桩基附加沉降和附加轴力计算进行了理论研究。     

考虑基坑开挖效应时隧道施工对桩受力特性影响

新建地铁隧道会对临近桩基础造成影响,而通常高层建筑是在地下室之下设置桩基础。受地下室基坑开挖影响的桩基础,其工作时的受力状态与桩顶直接加载工况不同,对隧道施工的响应也不同。文章基于弹性力学Mindlin解和显式算法,并引入了亚塑性桩-土接触面本构,建立考虑基坑开挖效应的桩在正常工作时的内力与摩阻力分布。进一步基于Loganathan-Poulos解,引入隧道开挖位移场,研究隧道开挖对工程桩的影响。结果表明,考虑基坑开挖影响时,桩工作荷载状态下侧穿和下穿隧道引起的桩身位移,明显大于不考虑基坑开挖影响时结果;摩阻力分布与不考虑基坑开挖条件下有明显的不同。