新型伞状抗拔锚的制作及其试验研究

 针对传统锚杆的不足,结合带扩大头桩锚的优点,设计出一种新型伞状抗拔装置,该装置主要由伞状锚头(可在土层中张开)和张拉锚索组成,在制作成型的基础上对其进行3组拉拔试验,其中2组用于比较伞状锚在锚头处灌浆与无浆的承载性能,1组用于比较其与竖直抗拔桩的承载性能。试验结果表明,新型伞状锚的抗拔性能要优于传统的竖直抗拔桩,且锚头灌浆伞状锚的抗拔性能最好。结合试验过程进一步对伞状锚的受力机制展开研究,结果表明,伞状锚的抗拔力主要来源于锚头兜住的土柱重力和兜住土体与未兜住土体之间的剪切摩擦两部分,由此提出伞状锚极限承载力特征值的估算公式,从而为伞状锚的工程应用奠定基础。     

静荷载与循环荷载作用下张紧式吸力锚承载

利用自行开发的电动伺服加载装置,在荷载控制方式下,进行了张紧式吸力锚在最佳系泊点受静荷载作用、受静荷载与循环荷载共同作用时的承载力模型试验。依据试验结果,分析了锚的破坏模式、加载方向与静荷载对循环承载力的影响以及循环承载力随循环破坏次数的变化规律。结果表明,静荷载与循环荷载作用下,如果锚受到的竖向极限抗力小于水平极限抗力,锚的破坏为竖向平移拔出土层的模式;静荷载作用下锚达到极限状态时,系泊点沿系泊方向的位移大约为 0.6 倍的锚径;同一循环破坏次数下, 循环承载力随静荷载比增加而增大,且 锚能承受的循环荷载取决于锚受到的静荷载比;当静荷载比为 0.5 左右时,锚承受的循环荷载最大; 对于同一静荷载比,当加载方向从 30 °变化至 40 °时对循环承载力比随循环破坏次数的变化关系没有 明显影响; 锚的循环承载力随循环破坏次数增加而降低;若锚受到的静荷载比大于 0.5 , 循环破坏次数不大于 1000 ,则循环承载力最多减小至静承载力的 75% 左右。     

化学锚栓加固植筋混凝土构件抗震性能试验

为了研究化学锚栓能否用于地震地区和受拉区混凝土构件,对化学锚栓加固植筋混凝土构件的锚固性能进行了试验。通过拟静力试验,研究了锚固构件的破坏形态、锚栓在反复荷载作用下的锚固效果和抗震性能。试验结果表明:化学锚栓的动载锚固效果良好,可以用于地震地区和受拉区混凝土构件的锚固;化学锚栓提高了构件的承载力和延性,尤其在反复荷载试验后期,在限制构件承载力下降和位移增大方面起到了重要作用;锚栓施工技术是影响构件抗震性能的重要因素。     

岩石群锚杆基础界限间距与群锚效率估算方法

岩石群锚杆基础是一种材料用量少、机械化程度高、主要发挥抗拔力、应用较为广泛的抗拔基础型式。在竖向荷载作用下,岩石群锚杆基础承载过程受到岩体抗剪强度、锚杆设计施工参数、锚杆-岩体协同工作等复杂因素的影响,其抗拔破坏机理和群锚杆相互作用等问题尚未揭示,使得现行规范在确定锚杆间距、群锚杆承载力等关键设计参数时需要依靠较多原位试验。应用弹性力学和岩石锚杆竖向抗拔传力规律,建立了岩石群锚杆基础的单根锚杆间无相互影响的界限间距近似计算方法以及岩石群锚杆群锚效率估算方法,理论计算结果与试验结果比较接近,可以满足岩石群锚杆基础初步设计要求。     

密砂中圆形锚上拔承载力尺寸效应分析

通过模型试验和有限单元法分析了密砂中圆形锚板上拔承载力的尺寸效应问题。分别对直径为20,50,400 mm的锚板在埋深比为2～6时进行拉拔试验,获得上拔力和位移关系曲线及极限上拔力。基于不同埋深比时板径与上拔承载力系数关系曲线,可发现:相同埋深比时,随着锚板直径增加,上拔承载力系数逐渐减小;且随着埋深比增加,此现象愈明显。考虑密砂强度随应变发展而出现的软化现象,对理想弹塑性Mohr-Coulomb模型进行改进,基于改进的模型对上述12个拉拔试验进行有限元数值模拟,同时与理想弹塑性模型模拟结果进行比较。结果表明:理想弹塑性模型严重高估锚板上拔承载力,而考虑土体软化的模型能够模拟锚板上拔过程中破坏面上土体强度逐渐发挥的过程,计算得到的极限承载力与试验结果吻合较好。尺寸效应产生的原因一方面由于应力水平对土体强度的影响,另一方面由渐进破坏引起;埋深比越大,随着锚板直径增加,周围土体依次进入破坏的过程愈加明显。     

风化岩地基GFRP抗浮锚杆力学与变形特性现场试验

利用光纤光栅传感技术,对10根GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔破坏性试验,研究了风化岩地基中GFRP抗浮锚杆的承载性能与变形特性。试验结果表明:发生滑移破坏的锚杆杆体、锚固体荷载-位移差曲线高于同型号发生断裂破坏的锚杆;锚固长度接近临界锚固长度的试验锚杆荷载-位移差曲线上升较平稳;增加杆体直径有助于提高锚杆承载能力、限制杆体位移并且降低杆体、锚固体的位移差。此外,杆体横截面轴应力沿锚固深度呈"反S型"分布,由孔口沿锚固深度方向递减;锚杆轴向界面剪应力沿锚固深度呈先增大后减小的趋势,且剪应力在锚固体内按斜向上方向由第一界面传递至第二界面。最后,利用剪应力分布简化模型求得杆体、锚固体位移差与发生滑移破坏的锚杆试验结果较为一致,可为GFRP锚杆的推广应用提供理论基础。     

土层锚杆拉拔界面松动破坏分析

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。     

The Mechanics of Inflatable Anchors in Cohesionless Soil

This paper describes an investigation into the performance and pullout capacity of an inflatable anchor system. The anchor system comprises a hydraulically inflated rubber membrane or packer that may be bored into place and then inflated to provide pullout resistance. A series of scaled physical model tests were used to study the anchor performance and pullout capacity. The model tests were done in a calibration chamber using cohesionless sand and anchors of various length, diameter, embedment depth and inflation pressure. The anchor behaviour during pullout is interpreted using finite element analysis that accounts for non-linear soil behaviour, inflation and subsequent deformation of the inflatable membrane, and anchor-soil interaction. The scaled model tests and interpretations assist with identifying the dominant mechanisms affecting the pullout capacity of inflatable anchor systems.     

扩体锚杆承载特性的模型试验研究

面对许多规模宏大、技术难度与风险程度高的岩土工程,与普通土层锚杆相比,扩体锚杆能够提供更大的承载能力并解决复杂工程问题。利用自行研制的自动化锚杆载荷仪,分别进行了拉力型与压力型扩体锚杆竖向力室内模型试验。试验结果表明,模型锚杆的破坏基本呈锥形,扩体段直径对破坏圆锥体的直径和极限承载力影响较大,扩体段长度对破坏锥体的直径和极限承载力影响较小,随扩体段直径的增大,模型锚杆的极限承载力增大幅度逐渐减缓,单位横截面积荷载提高比由正变负,随扩体段长度的增大,单位侧周面积荷载与单位扩体长度荷载提高比均为负值。两类锚杆的Q-s滞回曲线呈抛物线状,在相同对比条件下的弹性变形曲线十分相似,塑性变形曲线也基本一致,压力型扩体锚杆能更快的提供约束荷载。在工程实践中,对扩体锚杆的扩体段直径与长度以及上覆土层的厚度进行优化设计,有助于提高扩体锚杆的技术优势和经济效益。     

抗拔锚板群锚基础模型试验研究

抗拔锚板上拔过程是一个复杂的锚土相互作用过程,锚板周围土体在上拔过程中的变形破坏机制对于抗拔锚板基础的极限承载力研究具有重要意义。基于PIV(particle image velocimetry)无干扰测量技术对砂土中方形锚板上拔过程中变形场进行了测量分析,研究了抗拔锚板群锚基础的破坏机制。试验结果表明:锚板间距对群锚破坏面的形状有着重要影响;在临界间距内,以锚板上部1倍边长为拐点,剪切带先内倾然后外倾向上贯通到土体表面,群锚效应系数与S/B为线性关系,由此预测出群锚效应达到100%时的锚板间距;达到临界间距后,每个锚板的剪切场和单个锚板剪切场一致,试验结果可为群锚基础极限抗拔力的预测提供参考。     

螺旋锚技术在静载试验测试工程中的应用

对螺旋锚技术的应用及类型进行了介绍,给出了螺旋锚的浅层锚、深层锚的抗拔力理论计算公式。对甘肃某湿陷性黄土强夯地基处理后的工地,根据浅层土工试验及原位测试提供的土层参数,进行了抗拔力计算,并同实际单锚、双锚抗拔试验进行对比,验证计算结果的可靠性。采用螺旋锚反力法共进行了800多台静载试验,提出各种类型的螺旋锚反力支架,介绍了螺旋锚反力法静载试验经济、快速、安全、承载力高、节能环保、技术成熟等优点,最后总结了采用螺旋锚反力法静载试验需要注意的问题,可指导类似反力装置的安装和使用。     

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。     

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。     

Tragverhalten von Kunststoffdübeln in gerissenem Beton

Plastic anchors consist of a plastic sleeve and an expansion element produced of steel. By driving the expansion element into the plastic sleeve a radial strain is impressed on the plastic. The visco‐elastic behaviour of the plastic influences the load bearing behaviour of plastic anchors in cracked and uncracked concrete. Due to relaxation of the plastic the expansion forces of plastic anchors in concrete decrease with time. Cracks running through the drill hole of a plastic anchor reduce the expansion force further. However, if the crack width stays constant the expansion force increases with time after crack opening. The coefficient of friction between plastic sleeve and the surrounding concrete increases in cracked and uncracked concrete with time. Hence the pullout failure loads of plastic anchors increase in cracked and uncracked concrete with time.     

加载方向对张紧式吸力锚极限承载力的影响分析

利用真空预压法在模型试验土池内制备了软黏土层,选择不同加载方向,进行力控制下张紧式吸力锚极限承载力模型试验,分析了加载方向对其破坏模式以及极限承载力的影响。结果表明,对于最佳系泊点受倾斜荷载作用的吸力锚,当加载方向从 40 °变化至 20 °时,尽管锚的水平位移和承载力明显增加,但锚始终表现为竖向拔出的破坏模式,且锚底以下土层的反向承载力是影响其极限承载力的关键因素。按照模型试验条件,分别通过塑性极限上限分析与极限平衡分析预测锚的极限承载力并与试验结果进行比较,发现如果将锚底的反向承载力系数取为常数,预测结果不能反映加载方向的变化对极限承载力的影响。因此,为了客观预测锚的极限承载力,依据模型试验结果,提出了一种反映加载方向对锚底反向承载力影响的修正关系。     

中风化花岗岩中抗浮锚杆的试验研究

 抗浮锚杆已经在我国许多地区得到广泛应用。但是不同规范推荐采用的锚杆设计参数变化范围较大,并且未考虑不同地区岩石的差异性,实际应用中不利于设计参数的选取。在青岛大剧院工程场地上对设置测力元件的抗浮锚杆进行破坏性拉拔试验,重点测试锚杆杆体的轴力、杆体与注浆体之间的剪应力变化规律,结果显示内力沿锚杆长度不均匀分布并且超过一定长度后不再受力,进而确定出该地区中风化花岗岩中抗浮锚杆的极限抗拔力和有效的锚固段长度,为抗浮锚杆设计、施工提供了依据。     

Über die Modellierung des Tragfähigkeitsverlusts von Verpreßankern unter Angriff von kalklösender Kohlensäure

On the reduction of the bearing capacity of cement grouted anchors under the attack of aggressive carbonic acid. The presence of lime attacking carbonic acid in soil or ground water leads to a time dependent reduction of the bearing capacity of cement grouted anchors. An extensive experimental program, consisting of long term tests as well as direct shear and pull-out tests with cement bodies and interfaces were carried out to investigate the results of this attack. This article deals with the theoretical modelling of this solving attack and its influence on the bearing capacity of anchors. The time depending corrosion depth and its influence on the shear parameters are integrated in a dilatation stress model describing the anchor capacity. The decrease of the radial restraint of the cement grouted anchor depends mainly on the convection of the corroded material into the soil pore space, which in turn leads to a decrease of the initial density of the surrounding soil.     

Uplift tests of jet mixing anchor pile

The jet mixing anchor pile is a new kind of supporting technology for foundation pit engineering in soft clay. The engineering features of jet mixing anchor pile as well as the difference between it and normal anchor bolt are introduced. The uplift tests of 4 jet mixing anchor piles are presented in detail to obtain the ultimate bearing capacity and load–deformation relationship of the piles. Load-transfer analysis, which is rarely applied in the analysis of uplift piles, is carried out on the piles with a hyperbolic calculation model. The load transfer method focuses on the interface between pile and soil, with which the non-linear behavior, the bearing capacity and the engineering features of the anchor piles can be fully studied. The calculated load–displacement curves of the piles have close agreement with that of the pullout tests, indicating that the proposed analytical solution is reasonable and feasible in predicting the bearing capacity of the piles. Thus, with this study, the supporting stiffness of the anchor pile can be predicted in the design stage of the foundation pit engineering, which is very important and meaningful in practical engineering. The decay curve of shear stress of soil surrounding the pile is derived with the load-transfer method, through which the minimum transverse space of each two piles can be decided against the pile group effect. Engineers can optimize the length and spacing of group piles through this.     

岩土锚杆抗拔试验的规范应用与探讨

锚杆抗拔试验在岩土锚固技术中的作用十分重要,也是相关规范中不可缺少的内容。本文通过对现行主要规范（程）锚杆抗拔试验规定的对比分析,在认识目前我国岩土工程技术标准现状的基础上,着重探讨锚杆试验中杆体弹性伸长量的计算意义,锚头位移相对稳定标准的规定以及试验工作中对不同规范的针对性选择问题,力求使锚杆抗拔试验在面对众多试验规...     

砂土中锚板拉拔模型试验及其抗拔力计算

锚板基础因其具有良好的抗拔特性而广泛应用于各类岩土工程问题中。在不同密实程度砂土中采用不同几何形状的锚板进行小比尺拉拔模型试验,分析锚板型式及尺寸对上拔承载特性的影响。试验结果表明,相同直径和埋深比的螺旋锚与平板锚上拔承载特性无明显差别;相同埋深比时,直径为50 mm的锚板上拔承载力系数略小于直径为20mm锚板的上拔承载力系数,而其上拔破坏位移比明显高于小直径锚板。进一步根据破坏位移比与埋深比关系曲线确定中密及密砂中浅、深破坏模式的临界埋深比,同时结合已有试验结果假设两种破坏模式的滑裂面,利用极限平衡分析推导并给出两种破坏模式下上拔承载力公式;通过与41个拉拔试验数据进行比较,验证了所提理论公式的适用性及准确性。