岩石锚杆抗拔静载试验案例分析

通过对安庆火车站广场工程7根试验性岩石锚杆进行抗拔试验,根据试验结果资料绘制上拔量与荷载关系P~S曲线及弹性上拔量、塑性上拔量与荷载关系P~Se、P~Sp曲线,得到各岩石锚杆的最大上拔量、最大弹性位移、最大塑性位移及岩石锚杆抗拔承载力特征值,为设计提供依据,同时对抗浮锚杆受力变形情况进行flac3D的仿真模拟分析,结果表明:锚杆的变形位移沿着锚杆深度方向呈现逐渐减小的趋势,锚杆的轴力整体变化趋势是沿着锚杆深度方向是逐步减小的。     

充气锚杆力学性能的非线性有限元分析

采用非线性有限元分析方法,对充气锚杆的室内模型试验进行数值分析。探讨在特定充气压力(100 kPa)、埋设深度(20 cm)、土体密度(1 500 kg/m3)、橡胶膜长度(20 cm)、厚度(2 mm)等条件下充气锚杆的力学性能。在数值模型中对充气锚杆施加不同等级的拉力,并记录不同拉力时锚杆顶端的位移,绘制荷载–位移曲线,并得出不同拉力下的位移、应变云图。这些图形直接清晰地显示出拉力增加过程中,充气锚杆及砂土土体内的位移及应力变化,得到充气锚杆失效的临界状态。确定在3种不同状态时,土体的应力形式及应力分布;并给出锚杆失效时土体的破坏模式。将数值模拟所得到的荷载–位移曲线与室内模型试验所得到的荷载–位移曲线进行对比,得出两者的结果基本一致,说明模拟结果真实可靠。     

抗拔桩循环承载特性数值模拟分析

抗拔桩广泛应用于工业民用、桥梁、港口及近海工程.服役期间,抗拔桩不仅承受结构自重产生的静态荷载,同时承受竖向循环荷载.在循环荷载作用下,桩身上拔量是评判抗拔桩承载性能的重要指标.采用FLAC3D有限差分软件,模拟分析在竖向临界循环荷载水平较大时,抗拔桩的循环位移特性.研究表明,每次荷载循环中,抗拔桩上拔变形速度随荷载增加而逐渐加快;随循环次数的增加,桩身以及桩侧土体发生累积塑性变形,桩顶和桩端上拔位移逐渐增大,桩身回弹率则呈下降趋势;桩身长径比显著影响抗拔桩在循环荷载作用下的位移特性,长径比越小,桩身上拔量越大.     

抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究

对选定的四根抗浮锚杆按照设计承载力进行了现场拉拔试验,并进行了数值模拟,从而得到了锚杆的荷载-位移曲线,分析了锚杆的变形和受力特征。结果表明,所有检测锚杆的抗拔承载力均达到了设计要求。锚杆最大锚头位移和最大锚头位移平均值均较小,分别为12.46 mm和10.12 mm,卸荷后b1锚杆的残余锚头位移最小。不同锚杆之间卸荷后残余锚头位移与最大锚头位移呈非线性增长趋势,并在b2锚杆出现陡增现象。各级荷载作用下,锚杆各位置轴力随锚杆埋深增加均相应减小,锚杆底部轴力接近于零。     

充气锚杆在软土中的力学特性试验研究

充气锚杆是一种新型扩大头锚杆,模型试验有利于了解充气锚杆的变形与承载特性。根据充气压力与膨胀体积关系,分别采用清水与水泥浆作为膨胀介质,分析橡胶膜膨胀体在软土中的变形特性,得到充气锚杆膨胀体近似呈圆柱状。在此基础上通过改变膨胀体径向应变的大小进行一系列抗拔试验,得出充气锚杆极限承载力随膨胀体径向应变的增加而增大,但极限位移也增大。针对充气锚杆单以橡胶膜承担荷载时橡胶膜抗拉强度较小及位移过大的不足,分别设计钢丝加强及灌浆固结两种改进方法,并进行了抗拔试验对比分析,研究结果表明：钢丝加强型充气锚杆将承担在橡胶膜上的荷载转移到钢丝上,提高了充气锚杆极限承载力;灌浆固结型充气锚杆结合了充气锚杆与普通注浆锚杆的优点,显著减小了极限位移。该两种改进方法为充气锚杆的实际应用作了有益的探讨。     

砂卵石地层自钻式锚杆锚固性能现场试验研究

为研究自钻式锚杆在砂卵石地层中的锚固性能,开展了18根自钻式锚杆的现场拉拔试验,从极限抗拔承载力、荷载-位移曲线及界面平均粘结强度等方面进行了分析。结果表明：砂卵石地层中自钻式锚杆的极限抗拔力随锚固长度的增加而增大,当锚固长度超过一定数值后,对提高锚杆极限抗拔力的能力有所下降;在破坏荷载前,自钻式锚杆的抗拔荷载–位移曲线基本呈线性,且位移量较小,达到破坏荷载时,位移量急剧增大,荷载–位移曲线出现明显拐点;锚固体–卵石界面平均粘结强度均值为0.14 MPa,高于该地区卵石层推荐的qsk值0.11 MPa,且锚固长度约在2～4 m时,界面平均粘结强度整体处于较高值。     

基坑工程预应力锚索锚固力试验研究

基坑工程预应力锚索锚固力的影响因素很多，主要有锚固段的岩土层物理力学性质、锚索施工工艺及锚索张拉锁定过程中的预应力损失等。通过工程试验，分析锚索锁定时钢绞线不均匀受力，造成这种现象主要有两个原因：（1）千斤顶在自重作用下，千斤顶轴心偏离锚索的轴心；（2）锚杆孔的施工角度与设计角度的误差，引起锚索与锚座不垂直。通过试验分析单次张拉锁定的预应力损失、循环荷载下锁定的预应力损失，循环荷载下，锚索的锚固力增加，预应力损失减少。分析基坑开挖过程中锚索锚固力动态监测结果。讨论锚索抗拔验收试验标准存在的问题，提出锚索弹性变形简化计算方法，对锚索抗拔验收试验标准提出了改进建议，锚索抗拔验收试验应综合考虑锚头总位移、每级荷载下锚头位移量及卸荷后锚头位移的回弹率等3个指标。     

杭州文景苑抗浮锚杆抗拔试验

近年来抗浮锚杆以其施工方便、操作简单、造价低廉在地下建筑基础抗浮设计中得到了大量的应用。本文介绍了杭州文景苑抗浮锚杆抗拔试验情况，试验结果表明：按抗拔力控制标准所检测的58根锚杆只有3根锚杆不合格，合格率为94．8％；按位移控制标准(设计荷载下的位移允许值取5．0mm)，合格率为86％。由典型的Q～s曲线知，锚头位移小的抗浮锚杆的加载曲线的斜率和卸载曲线的斜率较一致，而锚头位移大的抗浮锚杆的卸载斜率比加载斜率陡，产生的残余变形较大。     

粉土中螺旋锚循环上拔承载特性原位试验研究

螺旋锚因具有较大的抗拔承载力而被广泛应用于杆塔、风轮发电机其等受循环荷载作用结构物的基础。近年来随着极端强风灾害的增多,螺旋锚已被推广应用于输电线路导线防舞动拉索的锚固设备。然而,目前关于循环荷载作用下螺旋锚承载特性的研究较少,没有关于其承载力计算方法的标准。为此,通过对粉土中螺旋锚开展原位单调及循环加载试验研究,探究螺旋锚循环上拔承载性能。结果表明：螺旋锚在50%静态极限承载力循环作用下,土体达到变形稳定时的累计位移均不大于25 mm;双盘螺旋锚在循环上拔荷载作用下的累计位移最小,约为其他单盘螺旋锚累计位移的一半;当螺旋锚承载力不足时,基础变形急剧增大,并伴随地面出现以螺旋锚为中心的辐射状裂纹;在整个试验过程中,循环荷载作用下的螺旋锚荷载-位移骨架曲线始终低于试验锚静载曲线,循环结束后在静载作用下,两者荷载-位移曲线基本重合;螺旋锚的上拔承载力主要由锚杆侧阻和锚盘端阻两部分组成,螺旋锚在循环上拔荷载作用下,锚杆接触界面的剪切带内土体的累积收缩导致法向应力降低,螺旋锚基础的上拔承载力全部由锚盘提供。     

密砂中预埋螺旋锚循环上拔承载特性离心机试验研究

螺旋锚基础因具有较大的抗拔承载能力而被广泛用作风机、杆塔及其它受循环荷载作用的结构物基础,而目前有关循环荷载作用下螺旋锚的承载特性研究较少。通过土工离心机对密砂中预埋螺旋锚进行单调及循环加载试验,初步探讨埋深比和锚片数量对螺旋锚循环上拔稳定性及承载力的影响。结果表明,在平均循环荷载Q_c~(mean)逐级递增的加载条件下,对于单锚片螺旋锚,达到极限循环抗拔水平Q_(cu)~(mean)时的起始位移u_(apb)与单调加载时的破坏位移up接近;埋深比H/D≤6时,随着埋深比增加,相对极限循环抗拔能力Q_(cu)~(mean)/Q_(mu)逐渐增大,在H/D=6时,Q_(cu)~(mean)/Q_(mu)达到0.9,H/D6时,相对循环抗拔能力基本保持不变;并且,H/D6时单锚片螺旋锚各循环阶段的相对累积位移较H/D≥6的情况要大。因此,当采用单锚片螺旋锚抵抗循环上拔荷载时,建议螺旋锚埋深比至少为6。相同埋深比时双片螺旋锚与单片锚的相对极限循环抗拔水平相同,但在各循环加载阶段双片锚的累积上拔位移量均小于单片锚;若以变形作为控制条件衡量承载能力,双锚片明显优于单锚片螺旋锚。     

基于室内模型试验的锚拉式挡土墙力学特性研究

为了研究锚拉式挡土墙在非极限状态下土压力分布及墙体位移变化规律,从力学角度分析了锚拉式挡土墙的作用机理,并基于加筋原理揭示了设置锚杆具有提高墙背土体强度的作用。设计制作了室内模型试验装置,开展了一系列不同预应力水平、不同竖向荷载及二者耦合作用的室内试验。通过分析试验数据,得到了不同影响因素下的土压力合力变化规律及合力作用点位置。结果表明:锚拉式挡土墙由于锚杆的侧向约束作用,墙背土压力峰值出现在锚杆位置处; 分级施加竖向荷载,墙身呈现底部位移略大的平动模式(T模式)外倾; 分级施加锚杆预应力,墙身呈现底部位移略大的向外平动位移模式(T模式); 二者耦合作用下,墙体呈平动叠加绕墙底转动模式(T+RB模式)内倾,但位移量较小; 墙背土压力在预应力、竖向荷载及二者耦合作用下均介于静止土压力与被动土压力之间; 所得结论对工程实践具有指导意义。     

小型桩基竖向循环加载模型试验系统研制与应用

介绍了一种小型桩基竖向循环加载模型试验系统,包括加载系统、压力室、起吊装置、模型桩、数据采集系统。该系统通过伺服电机驱动联轴器带动滚柱丝杠转动,进而带动加载板对模型桩施加竖向位移荷载;通过水压加载法对土样进行围压加载,模拟不同深度土层的应力状态及固结情况。可针对不同固结状态的地基土和多种桩基型式,开展不同荷载组合下桩基竖向循环加载模型试验研究,适用于饱和软土、一般黏性土、粉土、砂土等均质或非均质地基。应用该设备进行了单桩竖向循环加载模型试验,并与数值模拟进行对比。研究结果表明,动荷载幅值、地基土固结压力对桩基承载力特性影响很大;动荷载幅值较小时,桩基承载力几乎没有弱化;地基土固结压力升高时,桩基承载力提高显著,桩基承载力弱化速度减慢;随着振次及振幅的增加,桩顶轴力逐渐弱化至残余值;位移循环荷载作用下,桩周土的弱化导致桩基产生了负摩阻力,进一步降低了桩基承载力。模型试验结果与数值模拟结果吻合较好。通过初步应用,证明了该试验系统弥补了常规1g小比例尺模型试验中低围压的不足,可以较好地反应出桩顶荷载和位移的非线性关系和承载力循环弱化现象。同时该系统输出荷载波形精确,量测系统灵敏度高、稳定性好,可用于多工况下桩基的竖向循环加载特性研究。     

分级等荷循环受压下橡胶水泥砂浆的疲劳损伤演化

为探究橡胶水泥基材料的疲劳及损伤演化特性,以橡胶水泥砂浆为研究对象,对其分别进行10、20、30 kN荷载等级下的10次(低次/限次)等荷循环加-卸载试验,并对试件产生的加载应变、加载应变差、累积残余应变、累积残余应变差、不闭合度、累积残余应变损伤(塑性损伤),以及加载和卸载变形模量进行分析.结果 表明:试件的加载应变和累积残余应变均随着循环荷载等级的增大而增大;试件的加载应变差和累积残余应变差随着循环次数的增加以互相交错波动的形式逐渐减小至0附近;随着循环次数的增加,试件的不闭合度减小,塑性损伤增大,且两者均随循环荷载等级增大而增大;试件的加载和卸载变形模量随着循环次数的增加以分段线性波动的形式增大,也随着循环荷载等级的增大而增大.同时建立了基于临界塑性损伤假定条件下的塑性损伤模型和刚度变化模型,对试件在高次/不限次等荷循环加-卸载过程中的疲劳塑性损伤和刚度演化特征进行了初步预测和表征.     

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。     

钢柱脚锚栓连接受剪性能试验研究

对锚栓连接受剪性能进行试验研究,制作了5组共15个试件,考虑了锚栓的直径、柱底板厚度和底板锚栓孔径与锚栓直径之差的影响。锚栓连接受剪试验的荷载 位移曲线呈现2个转折点,可近似分为3个阶段：弹性阶段、滑移阶段和强化阶段,以锚栓基本形成塑性铰与锚栓孔壁和锚栓顶紧两个状态作为分界点。试验结果表明,柱底板厚度越大,锚栓连接受剪承载力设计值和界面抗滑移刚度越小;锚栓孔径和锚栓直径之差对滑移阶段的长度有显著的影响,对承载力影响较小。以试验荷载 位移曲线的第一转折点对应的荷载作为锚栓连接的受剪承载力设计值,提出了计算式,同时提出锚栓连接极限承载力的计算公式。     

高土质路堑边坡开挖及锚杆支护的数值模拟

基于FLAc3D大型岩土软件，结合实际工程，分析了高土质路堑边坡分级开挖及锚杆支护的位移矢量、水平位移变化规律及锚杆轴力分布规律。结果表明：少量开挖引起的坡体位穆以竖向为主，表现为弹性卸载，随着开挖量的增大，坡体位移以水平方向为主，并出现塑性变形、形成潜在滑裂面。锚杆有效阻止了坡绺位移的持续增大，最大轴力约为设计值的25％。     

交通荷载作用下桩锚支护结构动力响应分析

应用ABAQUS分析软件对交通荷载作用下基坑支护结构体系的动力响应进行了计算分析。通过将车辆荷载简化为半波正弦荷载,并通过调整半波正弦荷载作用位置以及荷载的角频率,较系统地分析了交通荷载作用下基坑桩锚支护体系内力及位移变化的规律。当荷载作用位置距离支护结构越近时,支护桩的水平位移值就越大,且锚杆的轴力值也越大;当荷载频率增加时,支护桩的水平位移值增大,而锚杆的轴力却减小。结合一个具体的工程实例,通过对其监测数据进行了分析,并与数值计算结果进行了比较。分析结果表明,支护桩的水平位移与锚杆的轴力的变化规律与数值模拟结果符合较好。     

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.     

Monotonic,cyclic and post-cyclic performances of single-helix anchor in residual soil of sandstone

Helical anchors are commonly used in Brazil for guyed transmission towers subjected to static and cyclic wind loads.In most cases,these anchors are installed in tropical residual soil,a micro-structured material in which the shear strength is provided by soil bonding.During installation of a helical anchor,as the helical plate moves downward into the ground,the soil penetrated is sheared and displaced.Consequently,in this type of soil,anchor installation affects the soil shear strength significantly associated with a bonded structure.However,the cyclic responses of helical anchors in this type of structured soils are rarely reported.To address this problem,tests were conducted in a Brazilian residual soil to investigate the monotonic,cyclic and post-cyclic performances of single-helix anchors.Field tests used two instrumented single-helix anchors installed in this typical residual soil of sandstone,which is frequently observed in large areas in the southern Brazil.The testing results indicate that the disturbance caused by the anchor installation affected the monotonic uplift performance markedly.The results of cyclic loading tests also show no significant degradation of helix bearing resistance and reduced displacement accumulation with increasing load cycles.This is perhaps due to the soil improvement caused by previous loading,which then increases the stiffness response of the anchor.     

基于二次回归法的充气锚杆锚固特性影响因素分析

为了明确影响充气锚杆锚固特性的因素及因素间的交互影响,采用二次正交回归组合设计法,以抗拔承载力和位移作为评价指标,对充气锚杆埋深、气囊压力、土层含水率进行试验,并用响应面法进一步验证。结果表明:对充气锚杆极限抗拔承载力和极限位移产生影响的因素中,埋深的影响最大,但非越深越好,原因在于土压力过大时,形成的气囊较小,从而影响锚固效果;充气压力的影响次之,总体上随着充气压力的增大而增大;土体含水率的影响最小,通过对数据的分析,可以得出含水率的增加,会降低充气锚杆的锚固作用,但数据差异小,所以含水率起次要作用;埋深和充气压力的交互作用最为显著,充气压力与含水率组大于埋深与充气压力组产生的交互作用。