新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅱ:模型试验

针对传统拉力型和压力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过对传统锚杆及拉压复合型锚杆开展模型试验,对比研究了不同锚杆的极限抗拔承载力及其锚固性能。结果表明:拉压复合型锚杆极限抗拔承载力比传统拉力型锚杆大幅提高,拉压长度比为1∶2和2∶1时,分别提高79%和161%,且具有更好的位移延性和抗变形能力;拉压复合型锚杆峰后残余抗拔承载力显著提高,传统拉力型和压力型锚杆稳定残峰比最大值均不超过0.40,锚头相对拔出变形ξs=2.5%时,残峰比平均值分别为0.292和0.259;TC360-12锚杆和TC360-21锚杆稳定残峰比最小值分别不低于0.45和0.60,ξs=2.5%时,残峰比平均值分别为0.545和0.790;拉压长度比为2∶1的拉压复合型锚杆即将破坏时,受拉锚固段和承压锚固段协同承载能力更强,界面黏结强度得到充分发挥,锚杆极限抗拔承载力更高。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅲ：现场试验

针对传统拉力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过开展现场破坏性试验,对拉力型锚杆及拉压复合型锚杆的承载能力、荷载位移曲线及应变数据进行分析,结果表明：3组拉压复合型锚杆TC12-3、TC11-1、TC21锚杆的平均破坏荷载分别提高至拉力型锚杆的2.81,2.01,2.52倍;拉压复合型锚杆套管内的拉力传递损失率最大为20.5%,在自由段内的拉力传递损失率最大仅为6.8%,拉力传递损失主要发生在承压锚固段上;TC12-3锚杆的受拉锚固段长度最短,单位受拉锚固段长度分担荷载最高;TC21-1锚杆的承压锚固段最短,单位承压锚固段长度分担荷载最高;锚杆破坏时,TC12-3、TC11-1、TC21-1锚杆的受拉承载系数分别为0.398,0.470,0.600;且TC11-1锚杆表现为承压锚固段与受拉锚固段同时破坏,TC12-3、TC21-1锚杆表现为先后破坏;拉压复合型锚杆锚固性能显著提高主要是由于荷载分解作用,界面剪应力双向传递机制及短锚承载效应;从荷载位移曲线来看,拉压复合型锚杆具有较好的抗变形能力,在岩土锚固工程中,具有显著的优势和广阔的应用前景。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究Ⅲ:现场试验

针对传统拉力型锚杆存在受力集中、锚固体与岩土体界面黏结强度发挥不充分、抗拔承载力偏低的问题,研发了一种新型拉压复合型锚杆。通过开展现场破坏性试验,对拉力型锚杆及拉压复合型锚杆的承载能力、荷载位移曲线及应变数据进行分析,结果表明:3组拉压复合型锚杆TC12-3、TC11-1、TC21锚杆的平均破坏荷载分别提高至拉力型锚杆的2.81,2.01,2.52倍;拉压复合型锚杆套管内的拉力传递损失率最大为20.5%,在自由段内的拉力传递损失率最大仅为6.8%,拉力传递损失主要发生在承压锚固段上;TC12-3锚杆的受拉锚固段长度最短,单位受拉锚固段长度分担荷载最高;TC21-1锚杆的承压锚固段最短,单位承压锚固段长度分担荷载最高;锚杆破坏时,TC12-3、TC11-1、TC21-1锚杆的受拉承载系数分别为0.398,0.470,0.600;且TC11-1锚杆表现为承压锚固段与受拉锚固段同时破坏,TC12-3、TC21-1锚杆表现为先后破坏;拉压复合型锚杆锚固性能显著提高主要是由于荷载分解作用,界面剪应力双向传递机制及短锚承载效应;从荷载位移曲线来看,拉压复合型锚杆具有较好的抗变形能力,在岩土锚固工程中,具有显著的优势和广阔的应用前景。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究:Ⅰ简化理论

针对新型拉压复合型锚杆,假定锚固体与岩土体之间的剪应力呈三角形分布,对其锚固机理进行了研究。推导得出了拉压复合型锚杆的抗拔承载力计算公式和与拉力型锚杆抗拔承载力之比(承载比)。对承载比的曲线分析结果表明:承载比随锚固段长度的增加而增加,当锚固段长度系数k1=2.0时,承载比达到最大值2.0;承载比整体随承压锚固段长度系数k_2呈碟碗形对称分布,且随k_2的增加而先增加后减小,并在k_2=0.5时最大;当k1≥2.0时,承载比的最大值不再随锚固段长度增加而继续增加,但是满足承载比达到最大值的k_2取值区间变大。对比拉压复合型锚杆室内试验成果,推导的承载比计算值与试验值吻合较好。在相同锚固段长度下,拉压复合型锚杆抗拔承载力可达拉力型锚杆2.0倍,具有良好的工程应用前景。     

新型拉压复合型锚杆锚固性能研究:Ⅰ简化理论

针对新型拉压复合型锚杆,假定锚固体与岩土体之间的剪应力呈三角形分布,对其锚固机理进行了研究。推导得出了拉压复合型锚杆的抗拔承载力计算公式和与拉力型锚杆抗拔承载力之比（承载比）。对承载比的曲线分析结果表明：承载比随锚固段长度的增加而增加,当锚固段长度系数k₁ =2.0时,承载比达到最大值2.0;承载比整体随承压锚固段长度系数k₂呈碟碗形对称分布,且随k₂的增加而先增加后减小,并在k₂=0.5时最大;当k₁≥2.0时,承载比的最大值不再随锚固段长度增加而继续增加,但是满足承载比达到最大值的k₂取值区间变大。对比拉压复合型锚杆室内试验成果,推导的承载比计算值与试验值吻合较好。在相同锚固段长度下,拉压复合型锚杆抗拔承载力可达拉力型锚杆2.0倍,具有良好的工程应用前景。     

拉力型锚杆锚固体应力分布规律的现场试验研究

对于拉力型锚杆的锚固体应力分布,理论模型显示其轴向应力随锚索深度单调递减,而锚固体岩土体界面的粘结应力则具有单峰性,杆体张拉荷载的增加可使得峰值平移或增长。然而,通过对不同长度拉力型锚杆进行粘性土层中的多循环加卸载极限试验,并采用分布式光纤传感技术进行应力测量后发现,真实的粘结段锚固体应力分布和变化模式,与理论模型相差甚远。实测的锚固体轴向应力先升后降,这是由于工程中拉力型锚杆在一定程度上实为拉压复合型锚杆。实测的粘结应力如理论模型一样具有单峰性,但张拉荷载的增加主要使粘结应力的峰值增长,并使有效发挥粘结应力的范围扩大。同时,试验还发现拉力型锚杆的锚固长度与极限抗拔承载力成正比,并指出"临界锚固长度"这一概念的问题。     

黏性土层中拉力型锚杆抗拔力现场试验研究

以深圳坪山锚杆大型综合试验项目为背景,对较为常见的一次注浆型锚杆和二次注浆型锚杆锚固体与岩土体之间的极限黏结强度进行了分析.与现有规范进行比较后,得出一些有益结论:在相同地层条件下,相同锚固长度的二次注浆型锚杆极限抗拔力普遍大于一次注浆型锚杆,锚杆极限抗拔力基本都随锚固长度逐渐增加,极限抗拔力与锚固段长度并非完全成正比...     

透明土中连续球体型锚杆拔出机理研究

采用透明土材料和粒子图像测速法(PIV)技术,通过物理模型试验研究锚杆拔出机理。在模型试验中采用A、B两种不同尺寸的连续球体锚杆锚固段,试验获得各锚杆锚固段上移对周围土体的扰动规律、锚杆位移与锚固力变化曲线以及拔出破坏时破裂面的位置及形状。通过分析连续球体锚杆锚固段的极限承载力和锚固段破坏机理,推导出连续球体锚杆抗拔力的计算公式。试验结果分析表明:本文试验条件下,锚杆拔出时竖向位移最大影响范围与连续球体的半径和间距有直接关系;A、B型连续球体锚杆的极限承载力,分别比普通圆柱型锚杆提高52%和117%;连续球体锚杆锚固段在上拔破坏过程中抗拔力的贡献可分为3个部分:直杆与土层的黏结、肩部端承力和黏土黏聚力。     

全长黏结岩石抗浮锚杆荷载传递机制原位试验与有限元分析

基于青岛地区风化岩地基全长黏结抗浮锚杆的现场受力测试及有限元模拟分析,研究岩石抗浮锚杆的承载性能和荷载传递特性,分析不同荷载作用下锚杆位移与轴力的变化规律,并将模拟结果与实测结果对比分析。研究结果表明:单根岩石抗浮锚杆均产生拔出破坏,极限抗拔承载力约为310k N,满足工程需要。荷载的传递深度主要集中在2.0m以内,与有限元模拟的结果较为吻合。荷载达到极限抗拔承载力时,锚固长度增加,其相应的上拔力会随之增大。抗浮锚杆的承载力受基岩的风化程度影响较大,中风化花岗岩中的抗浮锚杆的极限抗拔承载力约为强风化花岗岩中抗浮锚杆极限承载力的2倍。单根锚杆受群锚作用的影响其极限抗拔承载力会降低1/3。     

软岩拉力型锚杆单调循环荷载抗拔试验研究

通过实际工程的拉力型锚杆现场抗拔力试验研究,探讨了影响拉力型锚杆极限承载力的因素,为拉力型锚杆的设计计算提供了理论依据。     

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...     

抗拔锚板群锚基础模型试验研究

抗拔锚板上拔过程是一个复杂的锚土相互作用过程,锚板周围土体在上拔过程中的变形破坏机制对于抗拔锚板基础的极限承载力研究具有重要意义。基于PIV(particle image velocimetry)无干扰测量技术对砂土中方形锚板上拔过程中变形场进行了测量分析,研究了抗拔锚板群锚基础的破坏机制。试验结果表明:锚板间距对群锚破坏面的形状有着重要影响;在临界间距内,以锚板上部1倍边长为拐点,剪切带先内倾然后外倾向上贯通到土体表面,群锚效应系数与S/B为线性关系,由此预测出群锚效应达到100%时的锚板间距;达到临界间距后,每个锚板的剪切场和单个锚板剪切场一致,试验结果可为群锚基础极限抗拔力的预测提供参考。     

综合管廊变形缝抗剪锚筋往复加载试验研究

现浇钢筋混凝土综合管廊变形缝发生变位,会使廊内连续布置管线沿纵向产生附加内力,影响管道安全。为限制综合管廊变形缝处的变位,工程采用在缝间设置抗剪锚筋。为研究综合管廊变形缝处抗剪锚筋的力学性能和抗震延性,以成都天府新区某综合管廊工程为背景,以抗剪锚筋布置方式、锚筋数量以及抗剪锚筋锚入长度为参数,通过4个整体结构缩尺模型的往复加载试验,对采用抗剪锚筋连接的综合管廊变形缝受力性能和抗震延性进行较为系统的研究,得到试件的破坏形态和破坏现象、力 位移曲线及延性系数。试验研究结果表明：综合管廊变形缝处设置的抗剪锚筋具有良好的延性和抗震性能;试验条件下的抗剪锚筋锚入长度均未出现锚固失效;试件破坏现象以抗剪锚筋断裂为主,并伴有混凝土大幅度开裂;试件的极限承载力大小与抗剪锚筋配置数量成正比;仅侧壁布置抗剪锚筋相对于四周均布置抗剪锚筋,极限承载力大小无明显变化,极限位移相对更大,延性性能相对较差。     

风化岩地基GFRP抗浮锚杆力学与变形特性现场试验

利用光纤光栅传感技术,对10根GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔破坏性试验,研究了风化岩地基中GFRP抗浮锚杆的承载性能与变形特性。试验结果表明:发生滑移破坏的锚杆杆体、锚固体荷载-位移差曲线高于同型号发生断裂破坏的锚杆;锚固长度接近临界锚固长度的试验锚杆荷载-位移差曲线上升较平稳;增加杆体直径有助于提高锚杆承载能力、限制杆体位移并且降低杆体、锚固体的位移差。此外,杆体横截面轴应力沿锚固深度呈"反S型"分布,由孔口沿锚固深度方向递减;锚杆轴向界面剪应力沿锚固深度呈先增大后减小的趋势,且剪应力在锚固体内按斜向上方向由第一界面传递至第二界面。最后,利用剪应力分布简化模型求得杆体、锚固体位移差与发生滑移破坏的锚杆试验结果较为一致,可为GFRP锚杆的推广应用提供理论基础。     

碳纤维筋复合型群锚的设计及试验研究

为解决多根碳纤维(CFRP)筋的锚固问题,设计了3种CFRP筋复合型群锚,并进行静载锚固性能试验,测试锚具的极限拉力、各级荷载下CFRP筋的应变和锚具的总位移量。结果表明:所研制复合型群锚可有效锚固多根直径8 mm的CFRP筋,夹片与黏结组装件间抗滑移性能良好;黏结材料厚度为2 mm、金属筒长度为400 mm、金属筒厚度为3 mm时,锚具锚固性能较好,锚固效率系数达99.5%;金属筒受拉区最大拉应力出现在受拉区与夹持区临界处,较薄金属筒在该位置有拉断现象。     

拉压变轴力下小剪跨比预应力混凝土墙往复受剪试验研究

为了研究预应力混凝土（PC）剪力墙的抗震性能,提出剪力墙在拉压变轴力作用下的水平往复加载试验加载制度,完成3片剪跨比为1.0的预应力混凝土墙在恒定轴拉力、恒定轴压力和拉压变轴力作用下的水平往复加载试验,研究其破坏模式、滞回性能、承载力、变形能力、刚度和残余裂缝宽度,并与型钢混凝土（SRC）墙和普通RC墙的抗震性能进行了对比。试验结果表明：恒定轴拉力试验中,预应力混凝土墙发生了腹板剪切破坏;恒定轴力试验中墙体发生了斜压破坏;拉压变轴力试验中,墙体在压剪方向加载时发生剪压破坏。拉压变轴力加载导致预应力混凝土墙拉剪和压剪承载力分别降低了18.7%和10.5%。预应力混凝土墙在恒定轴拉力和拉压变轴力作用下的极限位移角为1.2%~1.6%,变形能力大于JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的弹塑性位移角限值(1/100);恒定轴压力试验中水平峰值荷载超过了墙体截面受剪承载力限值,出现斜压破坏,极限位移角仅为0.6%。预应力混凝土墙试件与SRC墙试件的刚度、承载力和变形能力接近,前者的残余裂缝宽度小于后者的,表现出更好的震后可修复性。由于预应力有效抑制了墙体水平贯通裂缝的形成、防止出现沿水平裂面的滑移破坏,因此在较大轴拉力水平时预应力混凝土墙比普通RC墙的抗侧刚度和承载能力均显著提高。总体来看,预应力混凝土墙抗震性能优良,是一种改善高层建筑中受拉剪力墙抗震性能的有效手段。     

端部机械锚固FRP-混凝土黏结界面承载力试验研究

采用胶-机械混合锚固体系可以有效防止纤维增强复合材料 (FRP)与混凝土之间的早期剥离破坏,提高FRP材料的强度利用率。为明确端部锚固对黏结界面性能及破坏形式的影响,进行了不同锚固形式的FRP-混凝土黏结结点的单面剪切试验,对比分析了纯外贴锚固（EB）、普通混合锚固（HB）和自锁混合锚固(SLHB)三种不同端部锚固形式的锚固性能。对于HB-FRP加固方法,探究了FRP黏贴长度和机械锚固扣件施加扭矩大小对加固效果的影响。结果表明：采有EB、HB、SLHB锚固形式的FRP加固构件破坏形式分别为界面剥离、FRP滑动拉出和FRP拉断（强度利用率为1.0）;采用SLHB-FRP和HB-FRP加固方法的试件相比采用EB-FRP加固方法的加固构件在15N·m的扭矩下可以提高承载力约122.9%和56.4%,采用EB-FRP和HB-FRP加固方法试件的FRP强度利用率分别为0.448和0.702;随着扭矩的增大,采用HB-FRP加固方法的试件极限荷载也有不同程度的提升,且失效荷载与扭矩线性相关;对于自锁混合锚固形式,在15kN·m的扭矩作用下,FRP强度均能得到100%利用,失效荷载均为FRP拉断荷载,与黏结长度无关。     

隧道锚尺寸对其承载特性的影响及破坏机理

锚碇作为跨江悬索大桥的重要组成部分,其变形位移和受力状态直接影响到悬索桥的安全和长期使用的可靠性,而锚碇体的埋深、大小和长度等因素都会对隧道锚的承载性能产生影响。本文以某长江大桥北岸拟建于泥岩上的隧道式锚碇为背景,在保证挖方量一定情况下,通过控制锚碇埋深、截面尺寸、扩展角及锚塞体长度4个参数,采用FLAC-3D有限差分研究了隧道锚各结构尺寸参数对其承载性能的多因素综合影响。结果表明,在承载力较低的软岩上修建浅埋隧道锚,锚碇体最大变形位移主要与后锚面的尺寸有关,后锚面尺寸越大,隧道锚承载特性越好。同时获得了优于原设计的锚碇结构各尺寸参数。对已建成的实桥锚固系统的破坏全过程进行了模拟分析,结果表明,其破坏模式为锚碇围岩受侧向挤压后产生破裂而导致的锚碇体被整体拔出,以供工程参考。