缓粘结预应力抗浮锚杆设计研究

缓粘结预应力抗浮锚杆是一种新型抗浮锚杆,其设计验算暂无专门规范可循。为确保缓粘结预应力抗浮锚杆可靠的工程应用,首先结合其基本构造分析了其技术先进性,其次从理论上分析了其受力机理,然后结合受力机理与相关规范,对各项设计验算进行了分析,明确了验算内容与方法。分析表明,缓粘结预应力抗浮锚杆能够满足锚固体不同等级的裂缝控制要求,同时抗腐蚀能力以及防水性能良好。缓粘结预应力抗浮锚杆设计验算包括锚杆抗拔承载力验算、筋体强度验算、锚固体整体受压承载力验算、锚固体局部受压承载力验算、锚固体裂缝控制验算和底板结构抗冲切验算等,其设计验算过程应参照不同规范进行。     

钢筋抗浮锚杆外锚固承载性能试验研究

通过专门设置的现场拉拔试验,测定几种钢筋抗浮锚杆外锚固(与基础底板锚固)极限抗拔承载力和滑移量,分析其承载性能和受力机理。研究表明,在标号C30混凝土底板中,相同直径与弯曲半径,不同竖直锚固长度与弯折长度的钢筋抗浮锚杆,均发生拔断破坏,破坏荷载均大于340kN,最大滑移量为11~21mm,各锚杆断裂位置均发生在距混凝土表面7~9cm处,与同等试验条件下不弯折的钢筋抗浮锚杆相比,极限承载力较大,且破坏特征不同;弯曲处理后的钢筋抗浮锚杆与混凝土之间平均粘结强度随着滑移量的增大而提高,随着外锚固长度的增加而降低,与混凝土之间的平均粘结强度的增加速率随滑移量的增大而减小。     

复合锚杆承载性能试验研究与数值模拟分析

复合锚杆具有承载力高、耐久性好、成本低、污染小等优点.为了解复合锚杆的极限承载力以及杆身受力特点,通过现场试验及数值模拟对比分析,得到认识如下:①半杆长粘结复合锚杆及底部锚固无粘结复合锚杆极限承载力高于全杆长粘结复合锚杆;②复合锚杆极限抗拔承载力估算可采用《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)中抗拔桩的估算方法;③杆身混凝土的受力状态对复合锚杆极限承载力产生了影响,减少杆身受拉段长度,可提高复合锚杆极限承载力;④根据实际工程需要,合理选用复合锚杆类型.     

采用缓粘结预应力筋的新型抗拔桩受力特性研究

介绍了一种采用缓粘结预应力筋的新型抗拔桩,对该新型抗拔桩的施工工艺进行了总结,并且通过现场试验对比分析了无粘结预应力抗拔桩和缓粘结预应力抗拔桩的荷载变形特性、受力机理和桩身裂缝分布。试验结果表明：缓粘结预应力抗拔桩的单桩承载力比无粘结预应力抗拔桩提高了3.7%～26.7%,并且其顶部位移满足一般建筑物的抗浮要求;无粘结预应力抗拔桩在试验过程中桩身整体先处于受拉状态,当荷载大于预应力时,抗拔桩从下部桩身开始呈现受压状态,缓粘结预应力抗拔桩在试验过程中桩身整体处于受拉状态,并且下部桩身为主要受力部位,抗拔桩受力效果较好;两种试桩在试验过程中桩身未出现裂缝;与无粘结预应力抗拔桩相比,缓粘结预应力抗拔桩有更好的整体性,能够有效防止由于钢绞线变形导致抗拔桩与承台锚固部位产生裂缝,保证桩顶钢绞线与外部隔离,防止钢绞线产生锈蚀。     

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。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究:Ⅰ简化理论

针对新型拉压复合型锚杆,假定锚固体与岩土体之间的剪应力呈三角形分布,对其锚固机理进行了研究。推导得出了拉压复合型锚杆的抗拔承载力计算公式和与拉力型锚杆抗拔承载力之比(承载比)。对承载比的曲线分析结果表明:承载比随锚固段长度的增加而增加,当锚固段长度系数k1=2.0时,承载比达到最大值2.0;承载比整体随承压锚固段长度系数k_2呈碟碗形对称分布,且随k_2的增加而先增加后减小,并在k_2=0.5时最大;当k1≥2.0时,承载比的最大值不再随锚固段长度增加而继续增加,但是满足承载比达到最大值的k_2取值区间变大。对比拉压复合型锚杆室内试验成果,推导的承载比计算值与试验值吻合较好。在相同锚固段长度下,拉压复合型锚杆抗拔承载力可达拉力型锚杆2.0倍,具有良好的工程应用前景。     

压力分散型抗浮锚杆承载特性分析

随着城市地下空间的开发,地下建筑物的抗浮问题越来越突出,采用抗浮锚杆是一种有效的技术手段。压力分散型锚杆是一种单孔复合的新型锚固体系,本文分析了压力分散型抗浮锚杆粘接应力、轴力和承载力特性,建立了轴对称有限元模型并进行了模拟分析,得到了轴力与粘结应力的分布规律。结果表明:压力分散型抗浮锚杆轴向应力以及锚固段砂浆体与土体间的剪应力均比压力型锚杆得到了改善,其受力与载荷传递机制更具合理性。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究:Ⅰ简化理论

针对新型拉压复合型锚杆,假定锚固体与岩土体之间的剪应力呈三角形分布,对其锚固机理进行了研究。推导得出了拉压复合型锚杆的抗拔承载力计算公式和与拉力型锚杆抗拔承载力之比（承载比）。对承载比的曲线分析结果表明：承载比随锚固段长度的增加而增加,当锚固段长度系数k₁ =2.0时,承载比达到最大值2.0;承载比整体随承压锚固段长度系数k₂呈碟碗形对称分布,且随k₂的增加而先增加后减小,并在k₂=0.5时最大;当k₁≥2.0时,承载比的最大值不再随锚固段长度增加而继续增加,但是满足承载比达到最大值的k₂取值区间变大。对比拉压复合型锚杆室内试验成果,推导的承载比计算值与试验值吻合较好。在相同锚固段长度下,拉压复合型锚杆抗拔承载力可达拉力型锚杆2.0倍,具有良好的工程应用前景。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅲ：现场试验

针对传统拉力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过开展现场破坏性试验,对拉力型锚杆及拉压复合型锚杆的承载能力、荷载位移曲线及应变数据进行分析,结果表明：3组拉压复合型锚杆TC12-3、TC11-1、TC21锚杆的平均破坏荷载分别提高至拉力型锚杆的2.81,2.01,2.52倍;拉压复合型锚杆套管内的拉力传递损失率最大为20.5%,在自由段内的拉力传递损失率最大仅为6.8%,拉力传递损失主要发生在承压锚固段上;TC12-3锚杆的受拉锚固段长度最短,单位受拉锚固段长度分担荷载最高;TC21-1锚杆的承压锚固段最短,单位承压锚固段长度分担荷载最高;锚杆破坏时,TC12-3、TC11-1、TC21-1锚杆的受拉承载系数分别为0.398,0.470,0.600;且TC11-1锚杆表现为承压锚固段与受拉锚固段同时破坏,TC12-3、TC21-1锚杆表现为先后破坏;拉压复合型锚杆锚固性能显著提高主要是由于荷载分解作用,界面剪应力双向传递机制及短锚承载效应;从荷载位移曲线来看,拉压复合型锚杆具有较好的抗变形能力,在岩土锚固工程中,具有显著的优势和广阔的应用前景。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅲ:现场试验

针对传统拉力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过开展现场破坏性试验,对拉力型锚杆及拉压复合型锚杆的承载能力、荷载位移曲线及应变数据进行分析,结果表明:3组拉压复合型锚杆TC12-3、TC11-1、TC21锚杆的平均破坏荷载分别提高至拉力型锚杆的2.81,2.01,2.52倍;拉压复合型锚杆套管内的拉力传递损失率最大为20.5%,在自由段内的拉力传递损失率最大仅为6.8%,拉力传递损失主要发生在承压锚固段上;TC12-3锚杆的受拉锚固段长度最短,单位受拉锚固段长度分担荷载最高;TC21-1锚杆的承压锚固段最短,单位承压锚固段长度分担荷载最高;锚杆破坏时,TC12-3、TC11-1、TC21-1锚杆的受拉承载系数分别为0.398,0.470,0.600;且TC11-1锚杆表现为承压锚固段与受拉锚固段同时破坏,TC12-3、TC21-1锚杆表现为先后破坏;拉压复合型锚杆锚固性能显著提高主要是由于荷载分解作用,界面剪应力双向传递机制及短锚承载效应;从荷载位移曲线来看,拉压复合型锚杆具有较好的抗变形能力,在岩土锚固工程中,具有显著的优势和广阔的应用前景。     

专用预埋钢绞线吊件力学性能试验研究

为研究专用预埋钢绞线吊件与混凝土之间的粘结锚固强度，考虑不同锚固长度、弯折角度、末端形式对承载力的影响。对专用预埋钢绞线吊件进行了与混凝土粘结锚固强度的试验、三种拉拔承载力试验以及与圆钢吊环试验对比试验。通过试验确定了预埋钢绞线吊件与混凝土之间的粘结锚固强度。结果表明：钢绞线吊件的锚固长度达到40d(d为钢铰线直径)以上时，粘结锚固力会大于吊件强度，使钢绞线吊件发生屈服破坏，钢绞线吊件的弯折角度在120°～150°中间对钢绞线吊件承载力基本没有影响，钢绞线吊件的末端经过处理后破坏形态由脆性变为延性且承载力有所增加。结果表明，钢绞线吊件具有良好的力学性能，钢绞线吊件在承载力方面优于圆钢吊环。     

型钢轻骨料混凝土粘结强度研究

通过正交试验设计,由推出试验研究了型钢轻骨料混凝土的平均粘结强度和局部粘结强度。根据试验结果,拟合了平均粘结强度表达式,得到了局部粘结应力最大值和混凝土立方体抗压强度的关系。基于所得平均粘结强度,推导了临界锚固长度和极限荷载表达式。临界锚固长度计算中提出了临界锚固长度系数,当混凝土保护层厚度、配箍率和混凝土强度不变时,不同型号工字钢临界锚固长度系数取值趋于一致,临界锚固长度系数的引入可用于计算锚固长度的上限值,并对影响临界锚固长度的因素进行了探讨。极限荷载的理论值和试验值吻合较好,可用于型钢轻骨料混凝土构件自然粘结力估算。     

GFRP/钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题.采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结一滑移关系曲线.基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则.试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP,钢绞线复合筋的黏结一滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据.     

GFRP抗浮锚杆在基础底板中的锚固性能现场试验研究

通过现场拉拔破坏性试验,测得不同直径的GFRP抗浮锚杆在基础底板内的极限承载力和滑移量,并与实际工程中不同形式的钢筋抗浮锚杆作比较,分析其承载性能和粘结特性。研究表明,在相同的混凝土强度与养护条件下,相同直径的GFRP抗浮锚杆的极限承载力、平均粘结强度与钢筋抗浮锚杆相比较高,且GFRP抗浮锚杆的变形能够满足实际工程需求,充分验证了GFRP材料用作抗浮锚杆的先进性与合理性。基于试验结果与理论分析,给出了GFRP抗浮锚杆与基础底板的最佳锚固面积,并提出了计算公式。     

拉力型锚杆锚固体应力分布规律的现场试验研究

对于拉力型锚杆的锚固体应力分布,理论模型显示其轴向应力随锚索深度单调递减,而锚固体岩土体界面的粘结应力则具有单峰性,杆体张拉荷载的增加可使得峰值平移或增长。然而,通过对不同长度拉力型锚杆进行粘性土层中的多循环加卸载极限试验,并采用分布式光纤传感技术进行应力测量后发现,真实的粘结段锚固体应力分布和变化模式,与理论模型相差甚远。实测的锚固体轴向应力先升后降,这是由于工程中拉力型锚杆在一定程度上实为拉压复合型锚杆。实测的粘结应力如理论模型一样具有单峰性,但张拉荷载的增加主要使粘结应力的峰值增长,并使有效发挥粘结应力的范围扩大。同时,试验还发现拉力型锚杆的锚固长度与极限抗拔承载力成正比,并指出"临界锚固长度"这一概念的问题。     

压力分散型抗浮锚杆技术在北京第五广场工程中的应用

本文介绍了压力分散型抗浮锚杆技术在具体工程中的应用。压力分散型抗浮锚杆采用无粘结钢绞线,注浆体受压不易开裂,具有良好的耐久性。其为单方向受力,与抗浮桩相比更有利于主楼与裙房的变形协调。单根锚杆抗拔力较小,布置灵活,使得基础底板、地梁受力较均匀。压力分散型抗浮锚杆应用于带裙房的高层建筑地下室抗浮工程具有较大的技术优势。     

聚氨酯高聚物与钢筋粘结强度试验研究

采用中心拉拔的试验方法,研究了高聚物材料与钢筋的粘结特性,分析了高聚物密度、锚固长度、钢筋直径对粘结强度的影响。结果显示:粘结失效的形式以钢筋被拔出为主,接触界面上高聚物材料发生剪切破坏;平均粘结强度随高聚物密度的增大而增大,随锚固长度的增加而减小;钢筋直径对平均粘结强度影响较小;粘结力沿锚杆轴向呈非均匀分布,最大粘结力位于荷载近端,远端粘结力大小趋近于零。     

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.     

成都卵石地层抗浮锚杆施工工艺及拉拔试验研究

成都卵石层地区抗浮水位高、地下工程结构承受的浮力大,单根抗浮锚杆抗拔承载力要求高,采用增加锚固体长度提高承载力的方法受到"长度临界值"的限制,增加锚固体直径、改善锚固体与岩土间界面特性对提高承载力起关键作用。采用钻机成孔、高压旋喷注浆的工艺施工锚杆,进行多级循环拉拔试验,根据锚杆的荷载-位移曲线及现场变形破坏特征,确定抗浮锚杆破坏模式为锚固体与岩土体粘结界面破坏。试验结果证明,卵石地层高压旋喷注浆工艺锚杆比常规注浆工艺锚杆的抗拔承载力高,可为进一步试验以及工程设计、施工提供参考。