基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则的浅埋倾斜条形锚板抗拔承载力预测

针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力计算问题,采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则,构造了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制,并利用极限分析上限法与变分原理,导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上,分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始粘聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律,并将结果和现有研究成果进行了对比分析,进一步验证了理论方法的有效性。研究表明,锚板倾角和土体非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著,在工程设计及施工中应予以足够重视。     

基于粒子图像测速的锚板抗拔破坏机理试验研究

锚板拉拔过程是板与周围土体相互作用的过程,研究锚板周围土体的变形破坏机制对锚板抗拔力的预测具有重要意义。基于粒子图像测速（PIV）技术开展了一系列锚板拉拔试验,试验结果表明：PIV技术可以有效地捕捉到不同砂土地基密实度和锚板埋深条件下锚板拉拔过程中周围土体的变形破坏模式。PIV位移场分析结果显示：锚板埋深较浅时,松砂地基中破坏模式呈现直面破坏,密砂地基中呈现斜面破坏;锚板埋深较大时,松砂地基中土体内部锚板上方形成灯泡形影响区,密砂地基中呈现曲面破坏。PIV应变场分析结果表明：无论砂土地基埋深如何,松砂地基中形成的剪切应变带与水平面夹角为45°+φ/2,密砂地基中形成的剪切应变带与垂直面夹角约为φ/4。     

格栅防护埋地管道的承载特性及设计参数分析

为研究在土工格栅加筋防护埋地管道中筋材铺设和管周土体参数对防护管道性能的影响,基于有限元数值方法,分析静载作用下土体内摩擦角、筋材埋深、管道埋深和加载宽度等因素对管道力学与形变性能的影响.结果表明,极限承载力随内摩擦角增大显著提高;筋材埋深在加载板宽度的0. 2倍左右时,加筋效果显著;增大管道埋深,可显著提升极限承载力,同时降低管道变形;减小加载宽度,可使破坏形式由管道变形失效转变为土体地基破坏,同时降低极限承载力;格栅加筋效果与管道最终形变量的变化密切相关;格栅加筋后与加筋前的极限承载力比值随土体内摩擦角和管道埋深的增大而减小,随加载宽度的增加先增后减.     

松砂中螺旋锚上拔承载力及破坏模式数值分析

基于ABAQUS有限元软件,采用耦合欧拉拉格朗日法处理大变形问题,模拟松砂中锚板直径D=0.4 m,最大埋深H=12D,最大锚盘间距S=6D的18个螺旋锚上拔过程.分析锚盘埋深及间隔对上拔承载力及破坏模式的影响,并与已有理论公式进行对比.研究表明:很松状态的砂中,对于单锚盘螺旋锚,当埋深比H/D≤4时,破坏面以倒锥台形开展至地表,滑裂面倾角为5°～10°,将该倾角代入已有理论公式获得的上拔承载力与数值结果接近;当埋深比H/D6时,破坏面局限在地表以下,形似气泡状.对于双锚盘螺旋锚,当锚盘间距比S/D=6时,发生独立破坏模式;当锚盘间距比S/D4时,盘间土体破坏面为整体柱状,锚盘发挥效率较小,上拔承载力降低,因此建议螺旋锚间隔比S/D至少为4.     

砂土中螺旋锚极限抗拔承载力研究

目的 提出螺旋锚上拔极限承载力计算方法.方法 通过室内试验对试验数据进行曲线拟合,利用回归分析方法对试验数据进行了分析.结果 在相同埋深的条件下,单锚片上拔极限承载力随锚片直径的增加而增加.在锚片直径不变的情况下,浅埋时其承载力随埋深的增加而增加,当埋深达到临界埋置深度后,承载力不再随埋深的增加而增加.双锚片螺旋锚在埋深不变的情况下,当两个锚片的间距较小时,其极限承载力比单锚片螺旋锚的极限承载力高,但远远小于两个单锚片螺旋锚极限承载力之和.当两个锚片的间距较大时,其上拔极限承载力与两个单锚片的极限承载力之和相接近,两种计算模式的分界间距是4倍锚片直径.结论 可以通过增大锚片直径提高承载力,也可通过增加埋深提高承载力,但最大埋深不宜超过临界埋置深度;对于双锚片螺旋锚,可以通过增加两锚片的间距提高承载力.     

锚定板位移-荷载关系近似解析算法

首先,通过适当的假设,基于弹性地基梁理论,提出了黏性土中锚定板位移-荷载关系的近似解析算法。其次,基于6个不同尺寸方形锚定板位移-荷载关系的数值模拟结果,获得了土体水平基床系数的比例系数与锚定板水平位移关系式中的两个拟合参数。然后,用锚定板现场抗拔力试验结果验证了理论分析方法的可行性。最后,讨论了土的黏聚力及内摩擦角对锚定板抗拔承载力的影响。研究结果表明,在某一深度范围内方形锚定板位移-荷载关系近似解析算法是可行的。     

群锚支护板桩墙与墙后土体的整体稳定性

依据室内模型试验和单层土锚支护系统整体稳定性理论确定挡土板桩墙墙后土体失稳区域及有效锚杆和锚固段长度的原则，提出群锚支护板桩墙与墙后土体整体稳定的条件，推导出验算整体稳定性的理论公式，并运用于上海市某大型地下停车场的围护结构设计。     

混凝土结构后锚固群锚的抗剪承载力试验

目的 研究锚栓边距和间距的变化对混凝土结构后锚固群锚抗剪性能的影响.方法 通过后锚固4根锚栓的4个试件,对混凝土结构后锚固的群锚抗剪承载力和群锚试件的破坏模式进行研究,考虑了锚栓边距和锚栓间距对试验结果 的影响.结果 提出了不同的锚栓边距和锚栓间距对于试件破坏模式和抗剪承载力的判别标准的影响.各试件破坏时,最大位移介于2～8 mm之间,荷载-位移曲线没有明显的流幅,可以认为是脆性破坏.结论 锚栓的锚固深度可以认为是混凝土边缘破坏以及锚栓破坏的临界边距,对于锚栓边距较小(＜埋深)的情况,以混凝土边缘破坏时的承载力为标准,锚栓间距对于试验的开裂荷载有影响;对于锚栓边距较大(≥埋深)的情况,以锚栓的破坏为标准.锚栓的荷载-位移曲线没有明显的流幅,为脆性破坏.根据试验结果 和有限元分析可知我国现行规范对于后锚固锚栓的抗剪承载力计算较保守.     

群锚支护板桩墙与墙后土体的整体稳定性

依据室内模型试验和单层土锚支护系统整体稳定性理论确定挡土板桩墙墙后土体失稳区域及有效锚杆和锚固段长度的原则，提出群锚支护板桩墙与墙后全体整体稳定的条件，推导出验算整体稳定性的理论公式，并运用于上海市某大型地下停车场的围护结构设计．     

砂土中浅埋竖向锚定板极限承载力

研究砂土中浅埋竖向锚定板的极限承载力。采用粒子图像测速法(particle image velocimetry, PIV)开展模型试验研究, 得到砂土中竖向锚定板在水平拉拔过程中的土体变形和破坏机理。采用有限元极限分析给出不同土体参数和埋深比时砂土中浅埋竖向锚定板承载力上下限解。基于观测到的土体破坏形式, 依据极限平衡理论构建浅埋竖向锚定板极限承载力计算模型, 推导条形锚定板极限承载力计算公式, 进而通过引入形状系数建立矩形锚定板承载力计算方法。与极限分析上下限解对比显示, 该解接近于锚定板承载力下限解。采用51组模型试验数据, 对新建计算方法进行验证分析。对比结果显示, 理论预估高于试验数据约5%, 与试验数据吻合较好。研究结果的取得可对锚定板类支撑结构承载力设计计算提供一定的理论参考依据。     

基于ANSYS对比分析压力型与拉力型锚杆承载特性

基于Coulomb摩擦模型与DruGker-Prager屈服准则,建立了拉力型锚杆及压力型锚杆的非线性有限元模型,对比分析了不同荷载作用下2种锚杆的承载特性．研究结果表明,在不同的荷载作用下,压力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线与拉力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线存在着明显的差异,且2种锚杆的锚固体外侧剪应力的变化曲线同样有明显差异．拉力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体外端,压力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体内端;压力型锚杆的荷载．顶端位移曲线近似呈线性关系,而荷载．承载板位移曲线则呈现明显的非线性;压力型锚杆的张拉性能大大优于拉力型锚杆．两者的破坏模式一致,均为土层的剪切破坏．     

考虑倾角影响的扩大头锚杆极限抗拔力

扩大头锚杆因其对土层的选择要求而常常具有一定的锚杆倾角,而目前工程实践中未充分考虑该倾角对锚杆抗拔力的影响.为此,在原有研究基础上,采用莫尔-库伦强度理论推导考虑倾角影响的扩大头锚杆极限端压力和抗拔力的表达式,从力学机制层面解释土体黏聚力、内摩擦角和扩大头埋深对极限端压力随锚杆倾角变化的影响.结果表明:极限端压力在静止...     

大锚片螺旋锚在粉质黏土中的下压承载性能

为了研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了确定其极限承载力方法的差异;考虑螺旋锚对周边土的挤压效应,建立了精细化有限元模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及侧阻和锚片端阻承担荷载的比例关系。研究结果表明：用lgP-s方法确定大锚片螺旋锚基础极限受压承载力较合适;螺旋锚与土之间的摩阻力随下压位移的增加而增大,锚片附近区域的摩阻力由于锚片变形而发生较大的波动;螺旋锚锚片分担荷载的比例占据螺旋锚基础受荷的75%以上,各锚片间分担荷载比例最大差异约为6%,锚杆端阻可忽略不计。     

砂土中浅埋圆或螺旋形锚板上拔承载机理数值分析

针对圆形锚板及螺旋锚基础承载力问题,基于欧拉-拉格朗日单元耦合分析方法,采用可考虑应变软化的改进Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,对砂土中圆锚拉拔过程进行数值模拟.在与单盘螺旋锚离心机试验结果对比验证数值模型有效性的基础上,探讨不同密实度砂土中锚板的拉拔破坏机理,并分析浅埋圆锚的破坏滑裂面形式,以及滑裂面上土体强...     

梁侧锚钢加固钢筋混凝土梁火灾后受剪性能

为了研究梁侧锚钢加固钢筋混凝土梁（BSP梁）受火后的受剪性能,对1根未加固的对比梁、2根BSP常温梁和2根BSP高温梁进行四点弯曲受剪试验.考察各试件的破坏模式、荷载-挠度曲线、钢筋和钢板应变等情况,分析钢板宽度、植筋胶类型和是否受火对BSP试件受剪承载力、刚度、延性的影响.结果表明：受火后BSP梁的受剪承载力、延性和刚度明显降低;增大钢板宽度可以有效提高火灾后BSP梁的受剪承载力和延性,使试件由脆性的剪压破坏向延性的弯曲破坏转变;氯氧镁水泥作为植筋胶在提高常温试件受剪承载力和延性方面比HIT-RE 500更有效,但在提高刚度方面效果略低.     

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。     

含锯齿状结构面的岩质边坡稳定性拟动力分析

为了研究含有锯齿状结构面的岩质边坡稳定性，结合锯齿状结构面的剪切强度经验公式，综合考虑结构面参数、锚固效应、地震作用以及地下水位深度等因素的影响，基于改进的拟动力法推导了加锚结构面边坡抗滑稳定性安全系数计算式，并分析了岩石边坡稳定性的影响因素，结果表明：锯齿状结构面的抗剪强度与起伏角呈线性关系，随着起伏角的增大而增大；随着地震系数、滑动面倾角、水位深度、边坡倾角以及土体重度的增加，边坡稳定性降低，随着内摩擦角的增大而提高；锚固力越大，岩体的抗剪强度增大，边坡抗滑稳定性提高，但是锚固角的增大对边坡的稳定性起着负面效应。