预应力对拉式挡土墙受力特征模型试验研究

为研究不同结构参数下预应力对拉式挡土墙的力学行为,设计制作室内模型试验装置,通过研究其力学机理,开展不同预应力水平、不同锚杆布设位置的模型试验。研究结果表明,由于锚杆(索)对墙体的侧向约束作用,在侧向预应力作用下,墙身向填料方向移动,并随着锚杆预应力的增加,墙体由T模式逐渐演化为T+RB模式,墙背土压力逐渐增大,且呈抛物线型分布特征,峰值位于锚杆处。依据试验结果,推荐了最优锚固位置,提出锚杆预应力施加范围及最佳预应力。研究成果可用于指导预应力对拉式挡土墙的设计计算。     

预应力悬锚式挡土墙受力特性

为了研究不同侧向预应力水平及竖向荷载对预应力悬锚式挡土墙墙背土压力、锚定板板前土压力、墙身剪应力分布特性的影响规律,设计了室内模型试验及数值模型并对悬锚式挡土墙受力特性进行测试与计算分析。研究结果表明:侧向预应力作用下,挡土墙墙背土压力呈抛物线分布并在锚杆处呈现峰值,锚定板板前土压力沿板宽度方向呈“马鞍型”分布并以约35°角向两侧扩展,锚定板板前土压力沿锚索轴向的压缩影响范围约2倍板宽;竖向荷载作用下,挡土墙侧向土压力呈“S”形分布,靠近挡墙底板位置处墙体剪应力急剧增大,应加强该类挡土墙根部配筋设计。结论可为预应力悬锚式挡土墙在公路建设中的推广和应用提供借鉴。     

预应力锚杆复合土钉支护三维非线性分析

应用三维非线性有限元分析通用软件,对基坑工程中采用预应力锚杆复合土钉支护和单纯土钉支护2种支护方式进行数值模拟分析,包括分步土方开挖、土钉安设与面层制作等全过程的施工模拟,对同等工况下的单纯土钉支护和预应力锚杆复合土钉支护进行力学性状比较,包括坑外土层张拉应力区分布、变形特征、支护坑壁力学特征和土钉与锚杆拉力分布等方面的差异性,并结合复合土钉支护基坑工程应用情况,系统地研究了预应力锚杆复合土钉支护作用机理及其工作性能。     

节理岩体巷道顶板预应力锚杆加固作用研究

为了深入探讨预应力锚杆对节理岩体巷道顶板的加固机理和作用,采用ANSYS数值模拟软件,研究了不同节理位置和节理倾角等节理特征下,预应力锚杆支护前后节理面及巷道稳定性变化规律.结果表明：位于巷道顶板中央附近的小角度节理,是影响巷道稳定性的主要因素.预应力锚杆支护可以将节理面压应力提高2-3 MPa,顶板表面处压应力增大3-4 MPa,消除了垂向拉应力,顶板应力松弛区内的压应力提高了约2 MPa.角度越小,越靠近巷道中央,锚杆支护后的节理面压应力及松弛区内压应力的增加率越大,预应力锚杆支护作用越明显.与锚杆不穿节理相比,穿过节理的预应力锚杆支护效果更显著.     

考虑蠕变效应锚固界面的力学特性研究

通过室内剪切流变试验,研究在考虑蠕变效应下锚杆-灌浆体界面的力学特性以及锚杆的预应力损失随时间的变化情况。结果表明:锚杆的预应力损失在考虑蠕变效应条件下随荷载的增大而随之增大;锚杆-灌浆体界面的剪力分布随杆长迅速增大到峰值,然后在逐渐减小,并随时间的增长,峰值逐渐后移,直到破坏。     

滑坡防治格构梁锚杆地震动力响应分析

针对锚杆格构支护的均质土坡在地震作用下的动力响应,通过振动台模型试验,研究锚固边坡在地震作用下的动力响应差别、不同坡高锚杆在地震作用下的受力机制,揭示了均质土坡及其支护结构在地震作用下的变形破坏机理。结果表明:地震激励作用下,锚杆的动应变对低频、高量级加速度的地震波反应较为敏感;加速度量级由低→中→高变化时,锚固边坡中承担较大荷载作用的锚杆位置也发生着变化,对应的调整顺序为：中层→顶层→中层;地震强度足够大时,中层锚杆首先破坏,其次是底层锚杆。所以地震荷载作用下锚固边坡的设计不仅要遵循传统的设计思想“强腰固脚”,而且要对上部锚杆的锚头及坡面进行加强处理,防止受到地震浅表效应的影响;并应充分考虑大、小震作用下边坡动力响应的差异。研究结果为更加合理地进行锚杆抗震设计提供了良好的基础。     

基于数字图像变形量测技术的岩土锚固效应模型试验研究

对岩土锚固机理的分析很大程度上依赖于材料细观层面力学特性的研究。通过室内模型试验及数字图像变形量测技术对岩土锚固结构在分级张拉荷载作用下的全断面位移及破坏特性进行了深入研究,从细观角度分析了单锚、群锚及不同锚间距工况下内锚固段岩土体的位移发展机理及破坏模式。试验结果表明:荷载作用下杆体周围岩土体位移呈以锚杆轴向为渐近线的指数形式分布,按其变形模式可划分为三个区域,而群锚作用使得中部拉伸区得以加强,锚间距足够小时该区域出现群锚效应的"单锚化";而周围岩土体的破坏以近似锥体的形式发生。     

锚固巷道围岩结构动态响应规律研究

针对冲击矿压显现主要发生在巷道的现状,运用理论分析、数值模拟及工程实践等方法,研究了P波作用下锚固巷道围岩与锚杆动态响应规律.结果表明:巷道迎波侧与侧向位置是重点支护位置;应力波作用是迎波侧围岩变形的主导因素,迎波侧锚杆轴应力先小幅下降而后迅速增大,最后稳定在峰值,而主次承载结构不同的动态响应是侧向位置围岩变形的主导因素,侧向位置锚杆轴应力呈"双峰"特性;结合现场分析了围岩层裂垮落与锚杆冲击拉断两种典型的破坏类型,并从改善支护参数和煤岩体强度弱化两方面提出了防冲建议.     

土层锚杆的内部稳定性分析

为在进行土层锚杆内部稳定性分析时,提出一个更为合理、经济的有效锚固长度,进行了室内模型试验和有限元模拟.通过室内模型试验得出,坡脚及坡顶是最容易破坏的部位,在锚杆的设计中应予以加强处理;通过有限元模拟,统计出了各层锚杆所对应的应力集中系数表.在此基础上,对应力集中系数的变化规律进行了分析及讨论,得出了坡体上锚杆位置不同,其所对应的应力集中系数也不同的结论;并提出在计算锚杆的有效锚固段长度时,可根据锚杆所处位置的不同,分别采用不同的安全系数.从而为岩土工程锚杆设计提供了一定的参考依据.     

一种新型护岸结构的设计

介绍了一种新型护岸结构－预应力锚杆无底扶壁挡土墙结构,该结构由立板、肋板和防滑齿墩及预应力锚杆体系组成,是一种适用于岩基的新型护岸结构。文中详细分析、阐述了该结构的设计要求及设计方法。     

箱梁竖向预应力张拉力无损检测研究

为有效检测竖向预应力筋的有效张拉力并提高竖向预应力的施工质量,解决箱梁由于竖向预应力损失过大而导致箱梁腹板开裂的工程难题,基于结构动力学理论,视竖向预应力精轧螺纹钢筋外露段为悬臂梁,将锚固段用一个刚臂和两个弹性支承模拟,建立竖向预应力筋的平面弹性支承模型。结合模型试验数据,建立精轧螺纹钢筋张拉力P与平面弹性支承刚度K的非线性关系模型。通过室内模型试验及锚固段刚度增大系数法验证本研究方法的有效性,并进行工程应用。引入竖向预应力张拉力无损检测方法进行箱梁竖向预应力张拉施工质量的监测,张拉力合格率由58.0％提高至968％,有效提高了竖向预应力的施工质量。同时提出了箱梁施工期需要提高锚垫板安装精度的工程措施。     

预应力锚索对大跨度扁平地下洞库开挖稳定的影响研究

为研究预应力锚索对大跨地下工程开挖稳定的影响,以大跨度扁平地下洞库开挖稳定为例,采用数值模拟的方法对锚索预应力值和间距两个因素进行分析研究,获得不同锚索预应力值和间距下地下工程的拱顶位移、衬砌最大主应力的分布规律,结果表明:随着锚索预应力值的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐降低,而锚索最大应力呈现先增加后减小的趋势;随着锚索间距的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐升高,而锚索最大应力同样呈现先增加后减小的趋势;建议锚索预应力值取200 t、间距取5 m较为适宜。     

高温环境下预张碳纤维板的锚固性能研究

在桥梁建筑结构的加固中,有时存在一些高温环境,可能会使预应力碳纤维板产生较大的预应力损失,甚至出现碳纤维板的锚夹具夹持不牢而失效的情况.针对此设计了一组预应力碳纤维板试件,在高预应力水平(2 000 MPa左右)、高温环境(85℃左右)下进行应力损失观测;最后进行了碳纤维板的拉伸破断试验.试验观测表明,不计碳纤维板在放张时的短期应力损失,在11 d的高温及高应力双重作用下,预应力碳纤维板的总应力损失不足3%;拉伸破断试验也证实碳纤维板在波形锚中的锚固性能良好.     

后张预应力摇摆墙动力耗能机制分析

为分析后张预应力摇摆墙的墙-基摇摆碰撞冲击阻尼在地震动能量输入中的能量耗散贡献。基于ABAQUS建立摇摆墙精细化模型,结合模态分析确定摇摆墙结构动力特性,模拟发生大侧移下摇摆墙自由衰减振动,获得墙顶位移、速度和加速度动力时程响应,以摇摆墙恢复系数作为冲击阻尼量化指标,综合评价了不同高宽比和预应力水平摇摆墙的包含碰撞耗能多机制耗能能力。结果表明:所提出的模型能够精确还原摇摆墙试验模型的动力响应;高宽比对摇摆墙动力特性影响显著,减小高宽比可明显提高碰撞耗能占比,最高为78.3%;初始预应力水平对摇摆墙动力特性和自由衰减振动响应影响并不明显,但可显著提高耗能能力,将耗能占比提高至36.8%。     

施工定位误差对竖向预应力损失的影响研究

实际工程施工中,竖向预应力钢筋及锚垫板的定位都存在误差,导致锚垫板顶面和锚固螺母底面之间产生初始夹角θ,该夹角使竖向预应力钢筋在锚固时回缩量增加,竖向预应力损失增大,本研究通过现场测试分析夹角θ对竖向预应力损失的影响。在某预应力连续刚构桥施工过程中,利用SDC620三维电子寻北仪对该初始夹角θ进行测试,收集400个样本,采用皮尔逊Ⅲ曲线假设、矩估计法及皮尔逊χ²拟合检验法对样本分布规律进行分析,结果表明:初始夹角θ服从皮尔逊Ⅲ曲线分布。利用JMZX-3108AT型锚索计对竖向预应力瞬时锚固损失进行测试,结果分析表明:瞬时锚固损失F与钢筋长度l呈反比,与夹角θ呈线性关系,夹角θ对竖向预应力损失影响很大。本研究中初始夹角θ的测试方法和瞬时锚固损失的计算公式为首次提出,以期对竖向预应力设计及施工有所帮助。     

预应力扁梁-密肋楼盖体系的受力分析

预应力扁梁-密肋楼盖体系是一种适合于中等跨度以上柱网的楼盖体系,该体系空间作用较强,受力复杂,因此出于结构安全性和适用性要求的考虑,研究该楼盖体系中建立的预应力效应就显得十分必要.针对某实际工程中无粘结预应力扁梁-密肋楼盖体系的预应力张拉过程,现场量测了楼板和预应力混凝土梁的变形和应变,运用有限元程序进行了模拟分析,分析模型考虑了预应力的瞬时损失以及模板支撑的作用,并与现场实测数据进行了比较,讨论了该结构体系中预应力效应的建立情况,指出梁中预应力效应的建立较大程度地受到楼板平面内刚度的影响.在有限元三维实体模型分析的基础上,对楼板平面内刚度的影响进行了进一步的探讨,提出了该体系中梁的预应力效应的简化计算方法.     

预应力锚杆柔性支护在深基坑工程中的应用

预应力锚杆柔性支护技术广泛应用在深基坑工程中,为了研究其工作机理,对某一实际深基坑工程进行了数值模拟分析,并将预应力锚杆柔性支护和土钉支护两种方案进行了对比研究。分析结果表明:二维数值模型未考虑实际工程中基坑的空间效应,其数值计算结果偏安全;预应力在锚杆支护中起着重要作用,施加预应力可以明显减小基坑的变形;增加土钉长度或减小土钉间距,在一定程度上能减小基坑的变形,但很难控制基坑的整体稳定性;与土钉支护相比,预应力锚杆柔性支护可以有效控制基坑变形,从而保证基坑的整体稳定,能满足深基坑工程防护需求。     

高轻型支挡结构在山区高速公路上的应用研究

结合云南省高速公路工程中高轻型支挡结构实体工程建设及原位测试分析,从结构组成、适用条件、工程应用及原位测试四个方面介绍了锚索桩板墙、锚定板挡墙和加筋土挡墙等高轻型支挡结构的应用情况。研究表明：高轻型支挡结构克服了传统支护结构的缺点,施工简便且节省工程造价;当填方高度在12.0—15.0m之间时,高轻型支挡结构在地质适宜性、安全可靠、经济合理、技术可行、环境效益等方面与重力式挡土墙、桥梁对比具有明显优势。