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。     

砂土中锚板上拔三维物质点法模拟研究

土体中锚板的上拔过程存在复杂的锚土相互作用,掌握其变形及破坏机制对于确定锚板的极限承载力和优化设计具有重要的意义.采用三维物质点法(MPM)模拟了砂土中圆形锚板的上拔过程,探究了不同埋深条件下土体的位移场分布及锚板的上拔破坏机制,并结合极限平衡法研究了砂土密实度、锚板尺寸和埋深等因素对其极限承载力的影响.结果 表明,临...     

砂土中锚板的抗拔机理与承载力计算模型研究

锚板上拔过程中板周土体变形破坏机理的研究对锚板极限承载力的可靠预测至关重要。通过室内模型试验,采用数字图像关联技术对锚板上拔过程中锚板周围土体的变形场进行了研究。分析结果表明：在锚板上拔过程中锚板周围土体伴随着剪胀现象,其应力水平、峰值摩擦角和剪胀角控制着破坏面的形状,进而影响着锚板的极限承载力。在此基础上,建立了锚板承载力计算模型。通过引入Bolton理论所建立的剪胀角、相对密实度和应力水平之间的关系,得到了锚板极限承载力的理论计算公式。该理论公式考虑了埋深率、剪切摩擦角、剪胀和应力水平等影响因素,可对不同密实度砂土中锚板的极限承载力进行预测。理论公式与其他学者的试验结果对比表明该理论模型计算结果与其他学者的试验结果有较好的一致性,验证了该理论模型的合理性。     

抗拔锚板基础承载力研究

以原位及室内试验资料为基础 ,研究了抗拔锚板 (包括长方形、圆形以及条形锚板 )受竖直荷载作用下的破坏型式 ,并建议了相应的破裂面方程。以此为基础 ,运用极限平衡原理分析了锚板基础的抗拔承载力 ,并与已有的极限分析成果进行了比较。     

抗拔锚板基础承载力研究

以原位及室内试验资料为基础，研究了抗拔锚板（包括长方形，圆形以及条形锚板）受竖直荷载作用下的破坏形式，并建议了相应的破裂面方程，以此为基础，运用极限平衡原理分析了锚板基础的抗拔承载力，并与已有的极限分析成果进行了比较。     

抗拔锚杆在某中心湖工程中的应用

设置抗拔锚杆是解决地下室、水池等结构抗浮问题的一个好途径。本文以某工程中心湖抗拔锚杆的设计为基础,分析了抗拔锚杆的设计思路,重点探讨了抗拔锚杆参数的设计、稳定性验算、群锚效应以及群锚效应对单根抗拔锚杆极限抗拔力的影响,为类似工程设计和施工提供了借鉴。     

重塑碎石土地基螺旋锚抗拔模型试验及承载机理分析

为研究螺旋锚基础的适用性,促进其在碎石土地基中的应用,在室内开展了重塑碎石土地基螺旋锚整模和半模轴向上拔静载荷试验。基于上拔荷载-位移关系曲线、碎石土体纵断面裂缝分布及形态等试验结果,分析碎石土中螺旋锚抗拔承载特性,以及锚盘对其承载性能的影响,研究螺旋锚抗拔承载机理。结果表明:浅埋于碎石土中的锚盘往往发生整体剪切破坏并且承载力具有弱化现象,而深埋锚盘主要发生上部土体局部剪切破坏进而变形逐渐增大;螺旋锚承载过程初期,锚盘上部碎石土被挤密,荷载与位移呈近似线性关系,随着荷载的增大,锚盘上部土体被压缩、剪切,导致变形不断增大,最终导致承载失效;锚盘数量越多、埋深越大,螺旋锚抗拔承载力越大、变形越小,增加埋深对承载力影响在小位移时即可充分发挥作用。因此,碎石土中螺旋锚属于一种深基础,锚盘与土体的相互作用是影响其承载力的主要因素。     

四组合焊接锚板型地脚螺栓抗拔承载力试验研究

为了满足工程结构与基础连接的承载力及变形要求,通常采用多个地脚螺栓组合锚固,正方形布置四组合地脚螺栓是常用的地脚螺栓形式.设计并制作不同间距、不同锚固长度的正方形布置四组合焊接锚板型地脚螺栓抗拔承载力试件,研究其抗拔荷载-变形特性及破坏模式,并与焊接锚板型单个地脚螺栓的试验结果进行对比.结果 表明,锚固长度较小时四组合地脚螺栓群主要发生混凝土开裂后锚固失效,当锚固长度达到20d时地脚螺栓群发生屈服并达到极限抗拉承载力;设置组合型地脚螺栓群可以极大地提高地脚螺栓的极限抗拔承载力.开展四组合焊接锚板型地脚螺栓的抗拔承载力模拟分析,考察上拔受力时传力机理及其承载力变化规律.现有文献规范计算结果相对保守,均比试验值要小.     

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。     

基于夹持效应的普立特大桥隧道锚现场模型试验研究

 为揭示隧道锚围岩夹持效应的力学机制,认识隧道锚围岩破坏模式并确定极限抗拔能力,进行圆台形锚体和圆柱形锚体的夹持效应对比试验。试验选择在普立特大桥隧道锚碇区勘探斜洞的2条平行支洞内进行,2种模型试体的侧面积和高度相同,以定量比较因夹持作用引起的隧道锚围岩极限抗拔能力的差别。试验结果表明,与圆柱形锚体模型相比,圆台形锚体模型因存在夹持效应,破坏前的变形量、围岩变形影响范围、破坏时的极限荷载明显增大。圆柱形锚体发生锚体混凝土与围岩接触面破坏,脆性破坏明显。圆台形锚体发生围岩沿不利结构面破坏,且破坏前经历了很长的屈服变形阶段,两者破坏模式完全不同。提出了夹持效应系数的概念及其计算模式,得出弹性阶段夹持效应系数、极限强度夹持效应系数分别为4.48,4.54。夹持效应产生的抗拔能力远远大于混凝土与岩体接触面的抗剪强度,是隧道锚抗拔能力的主要支撑。     

扩体锚杆拉拔破坏机制模型试验研究

 扩体锚杆拉拔过程中的锚周破坏体形态对于研究扩体锚杆的承载机制具有重要意义。为能够清晰地对锚周土体在锚杆拉拔过程中的破坏体形态进行观测与分析,应用数字照相变形量测技术对竖直拉拔的扩体锚杆进行一系列室内模型试验,得到扩体锚杆锚周砂土全变形场数字图像分析结果。试验结果与分析表明,深埋扩体锚杆破坏体形成于土层表面以下,呈封闭气球形。在极限承载力状态出现前,破坏体范围不断扩大,而在此之后,破坏体范围不再扩大,其内部土体被大幅压缩挤密。锚周土体剪切带在全过程中呈竖直的狭长带状,破坏体范围内的剪应变幅度不断增大。在此过程中,扩体段顶面以上的砂土发生体积压缩而侧面部分土体膨胀。在此基础上,建议以实际观测的破坏体形式建立扩体锚杆破坏模型与承载力计算方法。     

Randnahe Vierfachbefestigungen unter Querlast

Shear Loaded Quadruple Fastenings Close to edge – Experimental and Numerical Analysis Fastenings in concrete with anchor groups placed close to a free edge are often met in practice. At the connection of anchors with a steel base plate, installation tolerances are present and so the anchors are randomly placed in the clearance holes of the plate. Consequently, by shear loading of an anchorage, the individual anchors are not activated simultaneously and the group's shear capacity is strongly affected. At shear loaded quadruple anchorages close to an edge the most unfavourable configuration is reached if the first row of anchors is loaded first. Based on that, the current design of shear loaded anchor groups close to an edge according to ETAG 001 considers only the anchors near the edge for ultimate limit state (ULS). In experiments with common geometries and unfavourable anchor configurations in contrary essential higher ultimate loads are shown. To provide a basis, the influence of a single anchor on the ambient concrete surface is investigated by non‐contact Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI). It enables to show the three dimensional deformation of the concrete surface in the range of micrometers, to detect micro cracks at their initiation and to measure their width. Supported by finite element simulations the influence of the most unfavourable anchor configuration on the internal flow of forces is analysed.     

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。     

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。     

GFRP抗浮锚杆在基础底板中的锚固性能现场试验研究

通过现场拉拔破坏性试验,测得不同直径的GFRP抗浮锚杆在基础底板内的极限承载力和滑移量,并与实际工程中不同形式的钢筋抗浮锚杆作比较,分析其承载性能和粘结特性。研究表明,在相同的混凝土强度与养护条件下,相同直径的GFRP抗浮锚杆的极限承载力、平均粘结强度与钢筋抗浮锚杆相比较高,且GFRP抗浮锚杆的变形能够满足实际工程需求,充分验证了GFRP材料用作抗浮锚杆的先进性与合理性。基于试验结果与理论分析,给出了GFRP抗浮锚杆与基础底板的最佳锚固面积,并提出了计算公式。     

新型伞状抗拔锚的室内试验及研究

针对传统锚杆的不足,设计出一种新型伞状抗拔装置,并制作出模型对其展开拉拔试验。试验包括锚头无灌浆和灌浆的伞状锚拉拔试验两组以及一组用于对比的竖直抗拔桩拉拔试验。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。在此基础上运用有限元软件模拟试验过程,验证了模型试验的可靠性。通过对其受力机理的研究,指出伞状锚主要依靠锚头兜住的土体重量以及兜住土体与未兜住土体之间的抗剪强度来提供抗拔力,并据此提出伞状锚的极限承载力特征值估算公式,为伞状锚的工程应用奠定了基础。     

不同埋深扩体锚杆竖向拉拔破坏模式试验研究

通过室内模型试验,研究砂土中竖直埋设的扩体锚杆在不同埋深条件下的竖向拉拔破坏模式。试验结果表明,扩体锚杆经过竖向拉拔,由于深径比的不同而存在3种破坏模式。浅埋扩体锚杆破坏体近似呈倒钟形并延伸至砂层表面,破坏模式属整体剪切破坏,在工程设计中应避免采用。深埋扩体锚杆破坏体在砂层表面以下一定深度内闭合成为"椭球形",砂层表面在扩体锚杆破坏后未产生变形,破坏模式属局部剪切破坏。因此,在工程设计中扩体锚杆应采用深埋形式。在浅埋与深埋扩体锚杆之间还存在一种过渡型锚杆,其破坏体形态兼具深埋与浅埋扩体锚杆破坏体的特征,但破坏模式趋近于浅埋锚杆,因此将其归类为浅埋锚杆破坏模式中。     

抗浮锚杆在工程设计中的应用

结合某大厦的抗浮设计,针对其基础为独立基础的特点,采用类似桩基础设计的方法进行抗浮锚杆设计.设计中除了考虑单锚极限承载力以防止单根锚杆因材料屈服发生破坏外,还考虑了"群锚效应"以避免锚杆之间由于距离过小而产生整体破坏,为抗浮锚杆设计提供了参考经验.