张拉荷载下全长粘结锚杆工作机理试验研究

三峡水久船闸闸室的高、薄混凝土衬砌墙由高强结构锚杆与闸室岩体联结，单根锚杆在工程运行期所受最大张拉荷载可能达到600kN，薄混凝土衬砌墙能否提供足够的锚固力，以及混凝土的受力和破坏状态如何，是工程中非常关心的问题。以三峡工程问题的现场试验为依托，在回答工程问题的同时，着重讨论了在受张拉荷载作用下全长粘结锚杆的工作机理，指出了锚杆在轴向受拉过程中，受锚杆螺纹的影响，锚杆与粘结介质之间将产生法向剪胀变形，对产提高锚杆的锚固力具有特别重要的意义。还对全长粘结锚杆的设计理论、提高锚固效果的措施进行了讨论。     

张拉荷载下砂浆锚固岩石锚杆的力学分析

砂浆锚固岩石锚杆在张拉荷载下的轴向应力和剪应力分布非常复杂,为了研究这一问题已经进行了大量的试验,根据这些试验得到的应力分布曲线和相关结论,用比较简单的数学表达式对锚杆交界面上的复杂的剪应力分布情况进行理论描述。在交界面已经破坏的部分,剪应力近似为0,随着锚杆埋深的增加剪应力由0线性增加到其抗剪强度,然后再呈指数形式衰减到0。根据上述数学描述进行实例计算,计算得到的轴向应力和剪应力分布曲线与实测应力分布曲线基本吻合,表明用数学表达对锚杆交界面上的剪应力分布情况进行比较准确的描述是切实可行的。     

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。     

地面荷载下土层锚杆工作性能试验研究

通过室内模型试验,模拟了土层锚杆在地面荷载作用下的工作条件,分析了其工作性能,得出了锚杆轴向应变的分布特征、同一锚杆轴向应变随地面荷载增加以及作用时间的变化特点、不同层锚杆轴向应变随地面荷载增加以及作用时间的变化特点。试验表明:土层锚杆轴向应变由孔口向锚固端逐渐递减;随着荷载的增加,应变峰值先增大,后减小;在同级荷载作用下,轴向应变水平也呈现出先增大后减小的趋势;在地面荷载较小的情况下,顶层锚杆起主导作用,当达到极限后,起抗滑作用的主要是中间和底层锚杆。     

反复荷载下水泥乳化沥青砂浆力学性能试验

采用电子万能试验机对中国铁路轨道系统（CRTS）Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）现场取样试件进行反复荷载试验,试验采用恒应变控制.结果表明：单调加载情况下CA砂浆的极限抗压强度较大,现场取样试件的极限抗压强度较室内试件大;反复荷载会造成CA砂浆损伤不断积累,从而使其承载能力达到极限承载强度后迅速下降.通过试验和参数研究,提出了CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆的反复荷载应力应变曲线方程,理论计算结果与试验结果吻合.     

爆炸荷载下锚杆动态响应试验研究

 通过物理模型试验,研究集中装药爆炸荷载作用下临近工作面端锚锚杆的动态响应。利用黏贴在锚杆上的应变片,测得动载期间不同锚杆断面处和距工作面不同距离锚杆上的应变波,并对数据进行分析研究。模型试验结果表明：爆破引起锚杆的振动时间约为5 ms,初始应变波可以是拉伸波,也可以是压缩波;爆破过后锚杆存在残余变形,最大残余应变发生在锚尾的自由段,最大动态拉应变发生在锚杆中部的锚固段。将锚杆的总应变分解为轴向应变和弯曲应变后,发现临近工作面的锚杆在爆炸动载作用下的主要变形为弯曲变形,轴向变形相对较小;动载过后锚杆处于弯曲状态,随锚杆至工作面距离的增加弯曲应变波的频率和幅值下降明显。采用小波包理论分析爆破引起锚杆振动的频率分布,进一步证明弯曲应变波的频率与锚杆至工作面距离的增加而衰减的规律。与以往现场测试结果的比较表明,物理模型试验测得的应变波总体上反映了工程锚杆的动态响应。     

锚杆锚固机理试验研究

为研究钢管岩石锚杆的锚固机理 ,模拟实际情况制作试验模型并进行了静载作用下模型的拉拔试验。通过对试验结果的研究与分析 ,得到沿锚杆的轴力与粘结应力的分布规律     

循环荷载作用下煤变形及渗透特性的试验研究

 利用自主研发的含瓦斯煤岩热流固耦合三轴伺服渗流装置,以型煤试件为研究对象,进行不同温度条件下循环荷载试验,研究循环荷载作用下煤变形及渗透特性。研究结果表明：(1) 随温度的升高,煤循环形成的滞回曲线所围成的面积逐渐减小。在单个循环曲线中,加、卸载阶段的主应力差、渗透率与轴向应变曲线呈现“X”状;在同一循环周期下,轴向应变与渗透率随温度的升高逐渐减小;在同一温度下,轴向变形随循环次数的增加逐渐增大。(2) 随温度的升高,加载阶段曲线斜率逐渐增加,累计变形总量降低,即提高了不可逆过程的发展速率。(3) 在各温度条件下,加载阶段应变及渗透率在整个循环过程中的变化均不明显。卸载阶段应变及渗透率在第1次循环期间变化较大,但从第2次循环开始,应变随循环次数的增加趋于平缓。在相同循环次数下,体积应变随温度的升高逐渐增大,渗透率逐渐减小。     

螺纹钢与圆钢锚杆工作机理对比试验研究

为深入研究以螺纹钢为杆体的全长粘结砂浆锚杆锚固机理，进行了螺纹钢锚杆与圆钢锚杆对比试验研究。试验结果表明拉拔条件下螺纹钢受力范围相对圆钢小且衰减快；螺纹钢周边浅部粘结物应力水平高于圆钢周边粘结物应力，且其变形破坏更显著：螺纹钢以屈服形式破坏而圆钢则整体拔出。通过试验分析了螺纹钢由于存在螺纹起伏使其与粘结物之间存在明显挤压、剪胀、剪断等作用从而较大地提高了锚固强度。     

循环荷载作用下煤岩强度及变形特征试验研究

采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统,对鲍店矿3煤在循环荷载作用下的强度、变形及疲劳损伤过程进行研究。研究结果表明,煤岩比其他坚硬岩石更容易发生疲劳破坏,单轴循环荷载作用下鲍店矿3煤的疲劳破坏“门槛值”不超过其单轴抗压强度的81%,且在疲劳破坏“门槛值”以下进行循环加、卸载时,也会产生一定程度的疲劳损伤;煤岩轴向变形可划分为初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,横向变形可划分为稳定变形和加速变形2个阶段,当横向变形明显加大,且卸载时变形恢复很小时,则预示着煤岩将发生破坏。循环荷载作用下,煤岩随循环次数的疲劳破坏过程可反映从压密、应变硬化到软化的发展过程,也可反映其损伤演化过程。     

拉力型锚索各锚筋受力不均匀现象试验研究

采用同步张拉、单拉及整体张拉法,在3个场地的基坑工程进行了65组土层拉力型锚索试验,结果表明,锚索整拉时:(1)锚筋数量较少或黏结长度较短时,锚筋实际抗拉力或浆筋极限黏结力偏低是受力不均匀的重要原因;(2)锚索在正常使用及承载能力极限状态下,均普遍存在着受力严重不均匀现象,明显降低了锚筋极限承载能力。锚筋受力变异系数0.15,或相对极差30%且偏离度20%,可作为判断严重不均匀程度的定量指标;(3)锚筋刚度系数具有很大的随机性及不确定性,大体上随着筋体自由长度的减短或受力的增加而增加;(4)锚筋随着受力增加,受力不均匀程度普遍增加,但严重程度下降;(5)锚筋数量越多,受力越均匀;(6)锚筋极限抗拉力可取标准值的0.8倍;(7)预张拉及提高预紧力不能改善锚筋受力不均匀程度,同步张拉是最佳改善方法。     

循环孔隙水压力作用下饱和砂土变形的试验研究

波浪荷载的作用会在近海砂体基础中产生循环孔隙水压力,研究循环孔隙水压力作用下砂床土体的力学行为对海岸和近海工程有重要意义。本文选用福建标准砂为研究对象,自动控制水压力发生装置作为动力源,通过固结不排水三轴试验,研究分析了在循环孔隙水压力作用下影响饱和砂土变形性能的试验参数。试验结果表明,当固结应力比、频率较大,而相对密度较小时,试样有较大的变形,更容易发生破坏。最后,绘制了试样轴向应变与动孔隙水压力系数的关系曲线,并分析了曲线的变化规律。     

动态荷载作用下混凝土受拉性质的研究

混凝土静载强度是结构设计的理论基础,在涉及抗震部分的验算时只是将静载强度乘以一个系数作为调整来反映地震作用对结构的影响。实际上在地震荷载的作用下,结构的地震响应非常复杂,不同的建筑物或者建筑物不同的部位,其应变率的变化各不相同,单纯用一个系数调整显然过于简单。通过对C50混凝土试件进行10-5、10-4、10-3、10-2/s四个应变率下的轴拉试验来研究高强度混凝土在动载下极限强度、弹性模量、泊松比、表面微裂缝开展与应变率的关系。     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱受力性能试验研究

通过对13根钢筋混凝土异形柱的低周反复加载试验,分析了不同肢长、轴压比、配箍率及纵筋不同配置形式等因素对异形柱承载力及抗震性能的影响。结果分析表明,试件的承载力随着轴压比的增大而提高,但延性降低明显;异形柱腹板的增大提高了试件的承载力,但变形能力及延性有所降低;增大配箍率及端部加强纵筋对试件的延性有一定的改善。     

高强度螺栓咬合型连接的受拉试验研究

为研究支吊架用高强度螺栓咬合型连接的破坏机理与受拉承载力,分别进行了单个螺栓咬合型连接和典型连接的抗拉试验及有限元分析。考虑了槽钢和高强度螺栓规格等参数的影响,单个螺栓抗拉试验中共有66个试件,由六家企业提供。试验结果表明,在螺栓拉力作用下槽钢两侧卷边均绕腹板顶部棱线转动,并形成两条塑性铰线;螺栓安装扭矩对受拉承载力无影响。采用门式支架进行典型连接抗拉试验,按槽钢壁厚不同共设计6个试件。通过试验研究发现,角钢连接件对螺栓产生明显的撬力。为研究单个螺栓连接中槽钢塑性铰线长度和典型连接受拉承载力随固定螺栓间距和槽钢规格的变化情况,又对4个试件补充了有限元分析。结果表明：塑性铰线长度仅与槽钢卷边尺寸有关;角钢连接件的撬力作用能够约束卷边的竖向位移,提高卷边屈服荷载。根据试验和有限元分析结果,给出了单个螺栓连接受拉承载力设计值的计算方法,理论计算值与试验结果吻合较好。     

单向拉伸荷载下堆焊成型套筒灌浆连接性能试验研究

为研究套筒灌浆连接的力学性能、工作机理以及套筒内腔构造参数对其力学性能的影响规律,采用堆焊成型套筒及开槽钢筋制作了 21个不同参数的接头试件,并进行单向拉伸试验.结果表明:试验范围内接头试件钢筋临界锚固长度在5d和6d(d为钢筋直径)之间,锚固长度小于临界锚固长度时,钢筋发生刮犁式拔出破坏,大于临界锚固长度时,钢筋发生...     

循环荷载作用下钢筋混凝土框格单元结构受力机理试验研究

为研究密肋复合墙板内钢筋混凝土框格单元结构的力学性能退化机理,对3个不同相对刚度比的框格单元及3个空框格结构进行了1/2比例模型循环加载试验。分析钢筋混凝土框格单元结构的破坏发展过程,探讨了外围框格构件对结构承载能力与变形能力的影响。研究结果表明框格单元结构的破坏顺序与结构相对刚度有关。随着结构相对强度的变化,框内填充砌体表现出不同的破坏模式。压缩变形越大,框格单元结构变形滞后现象越明显。界面缝隙对框格单元结构的初始刚度影响显著,但对峰值承载能力影响较小。经多次加卸载循环后,框格单元结构的峰值承载能力仍远高于对应的空框格结构。当外围框格构件与填充砌体在刚度与强度两方面均匹配时,填充砌体刚度退化较慢。     

Experimental study of SS316L cantilevered cylindrical shells under cyclic bending load

In this research, softening and ratcheting behaviors of SS316L cantilevered cylindrical shells under cyclic bending load were investigated. Experimental tests were carried out by a Servo-Hydraulic INSTRON 8802 machine. Force-control and displacement-control loadings were applied and the effects of displacement amplitude, mean force, loading history and cutout position were examined. Under displacement-control loading, softening behavior was observed due to growth of ovalization and it was shown that as the displacement amplitude increases, softening rate and density of plastic energy increase. Accumulation of the plastic strain or ratcheting phenomenon occurred under force-control loading with nonzero mean force. Increase of the mean force accompanied with an increase in the accumulation of the plastic deformation and its rate. In loading history, it was seen that prior load with higher force amplitude retards the ratcheting behavior and plastic deformation of subsequent load with smaller force amplitude. In addition, due to sensitivity of cutout to the bending moment, as the position of the cutout changes from the middle of shell towards the cantilevered end, the accumulation of the plastic deformation increases.     

Pullout behavior of a bearing polymeric strap under monotonic and cyclic tensile loads

Soil-reinforcement interaction consists of three factors including frictional resistance, shear strength of the soil and passive resistance. In the ordinary polymeric strap (PS) reinforcement, only frictional resistance contributes to pullout resistance. In this study, in order to develop passive resistance in the soil, a number of angles as transversal elements were attached to PS reinforcement, which is called bearing polymeric strap (BPS). The post-cyclic pullout behaviour of the BPS is evaluated using a large-scale pullout apparatus adopting multistage pullout (MSP) test and one-stage pullout (OSP) test procedures. The results show that a spacing-to-high ratio of angles equal to 3.33 gives the maximum pullout resistance. MSP tests were performed on the BPS with an optimum arrangement to evaluate the influence of various factors including cyclic tensile load amplitude, load frequency and number of load cycles, and also the influence of vertical effective stress on the pullout resistance and the peak apparent coefficient of friction mobilized at the soil-BPS interface. Moreover, for BPS system with a single isolated transverse member, the bearing capacity factor N_q was calculated using equations based on three failure modes and it was found that the N_q calculated in the punching shear failure mode makes the best prediction.