锚杆抗拔试验分析软件系统的开发

锚杆抗拔试验在锚固工程中具有重要地位,人工手算试验荷载并分析试验数据费时费力。针对锚杆试验加载过程和试验数据分析,采用微软VisualBasic开发了锚杆拉拔试验分析系统。该系统可计算相关试验各级荷载值、锚杆理论弹性变形、分析试验数据并绘制相关技术规范要求的试验曲线图。系统具有界面友好,快速可靠,便于用户编制试验报告。     

复杂环境条件下超深岩质基坑试验研究

结合某超深岩质基坑工程实例(基坑深度最大33.20m),通过原位大型岩体直剪试验、锚索锚固段应力分布试验及锚杆(索)现场拉拔试验,获得岩土体和锚杆(索)指标力学性能参数值,作为进一步指导基坑支护设计施工的重要依据.试验结果表明:锚索锚固段应变在起始端最大,随锚固段长度的增加迅速衰减,呈近双曲线型分布;锚索预应力损失在锁定后0～15d内偏大,后期趋于平稳;锚人稳定岩层的锚杆(索)整体蠕变率偏低.最后,通过数值模拟和现场监测进一步验证了支挡结构体系的有效性.     

荷载分散型锚杆验收试验方法探讨

近几年,荷载分散型锚杆(索)在重庆地区建筑边坡工程治理中使用得越来越多,所施加的预应力荷载越来越大,但荷载分散型锚杆(索)的验收试验在《建筑边坡工程技术规范》GB 50330—2013中并无具体规定,由此,在实际工程中荷载分散型锚杆(索)的验收试验在实施中尚存在若干疑问。该文对荷载分散型锚杆(索)验收试验的性质、方法等进行了分析和探讨,由此提出了相应的改进验收试验的方法,其分析结果和建议可供重庆市地标修编和相关技术人员参考。     

土层锚杆拉拔界面松动破坏分析

根据界面黏滑本构模型假定和剪切位移法基本原理,推导了土层锚杆拉拔临界松动荷载理论公式和锚杆拉拔荷载与松动长度内在关系表达式。界面黏滑特性致使锚杆剪应力重新分配,引起荷载进一步往里端传递,加剧里端锚固体损伤劣化。依据界面抗剪强度与残余强度之间大小关系将土层锚杆拉拔松动破坏类型划分为渐进式和突发式两种形式,并给出了破坏类型定量判别标准及其所对应的锚杆拉拔极限荷载理论解。最后,结合已有的锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了方法的可行性。     

锚杆–砂浆界面黏结滑移关系的试验研究与破坏过程解析

 为研究岩石基础锚杆与砂浆界面的黏结滑移关系,分别进行室内短锚中心拉拔试验和现场长锚拉拔试验。在室内试验中,利用配置的6种水泥砂浆分析水泥砂浆强度和含砂率对黏结滑移关系的影响,得到试验的最优配合比。根据局部变形理论,建立能够描述长锚杆受上拔荷载作用时,锚杆–砂浆界面经历弹性状态、塑性软化和开裂滑移3个阶段的数学模型。应用该模型分析现场长锚杆试验数据,计算结果表明：(1) 当上拔荷载小于弹性极限荷载时,有效锚固长度为一恒定值,否则有效锚固深度将开始增加;(2) 当上拔荷载大于弹性极限荷载后,轴力F随深度z的衰减程度将因上部界面的软化和开裂而放缓。最后,得出有效锚固深度随上拔荷载增大而增加的计算公式。     

杆状支护系统的耦合模型及应用

锚杆/锚索等杆状支护系统在土木工程界的应用很广。但到目前为止，杆状支护物与被支护体之间的耦合机理却尚未十分清晰，有关支护效果的可靠合理的评价方法也并未成熟。基于Shear-Lag理论，提出一种改良的计算分析方法来描述杆状支护材料、交界面和被支护体之间的耦合作用机理。分析锚杆拉拔试验中由耦合到破坏的整个过程，提出一个计算交界面其实粘结强度的新方法。普通拉拔试验中，交界面的平均剪切强度低于其真实强度。二者的差别受支护杆的锚固长度和试件材料的物理力学性质的影响。若忽略试件材料的变形模量，可能导致试验的计算值与其实强度之间出现很大的偏差。分析不同变形模量试件体的拉拔试验过程，对于软岩支护中金属体的室内拉拔试验，建议试件材料的变形模量和相应的锚固长度。圆形隧道周边锚杆的受力状态分析表明，锚杆受力后存在拉拔区、中性点和锚固区。中性点的位置不但和隧道的几何尺寸有关，还与岩石的物理力学性质有关．计算结果和实测结果进行了对比，二者较为接近。     

黄土地层下预应力锚索荷载传递规律的试验研究

在已有理论推导的基础上,基于现场拉拔试验,分析锚固长度、拉拔荷载及锚索体直径对预应力锚索在特定黄土地层条件下荷载传递规律的影响。分析结果表明:(1)预应力锚索的有效锚固长度以6～8m最为合理,过短不利于锚索极限承载力的充分发挥,过长则易造成锚索材料的浪费;(2)锚索轴力随拉拔荷载增大不断向锚固段远端传递且越来越小,其峰值则不断增大且向远端偏移,该现象与锚固段前端锚索体所受轴力超过其屈服极限而产生局部塑性破坏有关;(3)土体及锚固体具有明显的非均质性和非线性,使得浆体与土层间存在相对薄弱或非连续界面。当拉拔荷载级别增大至一定量值时,这些弱面上即发生锚固力跳跃分布现象;(4)在工程实践中,锚固力分布曲线的始点与锚固段端口并不完全重合,而是相对纵轴均存在不同程度的偏移,导致发挥实际锚固作用的锚固段长度往往较理论设计的偏短;(5)在黄土地层下,部分预应力锚索极限承载力随其直径增加而线性增长,增长系数约为1.1,而与锚索有效锚固长度无关。所得结果为黄土地区锚索支护工程的设计和施工提供参考依据,具有一定的理论和实用价值。     

锚杆（索）复合土钉墙中锚杆（索）的应用探讨

探讨了锚杆、锚索在昆明地区复合土钉墙中应用的科学合理的施工工艺,并通过拉拔试验研究了它的施工特点,指出锚杆、锚索两者的承载力都主要受到注浆质量的影响。     

深基坑桩锚支护结构中锚索检测与监测分析

结合某大型深基坑工程中土层预应力锚杆的监测数据以及拉拔试验,对锚索的抗拔力变化进行了分析。研究发现锚索现行计算模型偏于保守,分析了影响锚索轴力的相关因素以及锚索受力的基坑空间效应。     

锚-土界面力学分析及拉拔试验研究

基于弹塑性状态下锚固体与周围土体之间的变形协调,建立围压条件下土层锚杆荷载传递机理模型,推导外荷载与锚固土层塑性半径及锚杆极限拉拔力之间的理论计算式。通过拉拔试验,分析锚固体所处应力状态、粗颗粒含量及土样含水率对土层锚杆极限拉拔力的影响。结果表明：在一定范围内改善土层锚杆所处的应力状态,有利于防止土层锚杆瞬间从土层中拔出;土样粗颗粒含量为60%时,试样较为密实,拉拔过程中土颗粒间的应力分布相对均匀,锚杆的承载力相对较大;在相同围压条件下,土层锚杆的极限拉拔力随着含水量的增加呈现出先增大后减少的趋势;试样极限拉拔力理论计算值与室内试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。     

煤矿高恒阻大变形锚索受力特性、规律及应用研究

 为解决煤矿锚索材料在缓慢大变形和瞬时大变形支护时出现的问题,采用理论分析、实验室测试、现场试验等相结合的方法,研发由恒阻装置和锚索体组成的煤矿专用高恒阻大变形锚索;室内试验得出恒阻锚索静力拉伸时,可保持350 kN的恒阻力,延伸量可达300～950 mm;动力冲击荷载时在达到极限延伸量1.6 m时,冲击阻力基本稳定在280～375 kN;恒阻锚索以滑脱破坏失效代替传统锚索的崩断破坏。在锚索受力超出恒阻值后,恒阻器进入滑移阶段,该阶段恒阻器温度呈现先陡然增加后缓慢减小趋于平缓的特征,最高温度35.6°;并且随着锚索拉伸量的增加恒阻套管外径均匀增大的负泊松比的工程材料特性,外径最大增加量4.1 mm,负泊松比值－0.5～－2.0。在回采巷道爆破冲击破坏试验、高瓦斯恒阻锚索留巷、浅埋大断面切顶成巷等大变形巷道工程中的现场试验,恒阻器滑移量最大值57 mm,具有低温、高预紧力、大延伸量等支护优势,支护效果良好,在软岩巷道支护、深井支护、冲击巷道、动压巷道等支护实践中,具有良好的推广价值。     

某桩锚支护结构设计及预应力锚索测试分析

某深基坑与周边建筑物距离近,对变形要求高,设计采用了人工挖孔桩与锚索相结合的支护结构。对锚索进行了检测与监测,同时对支护结构顶部水平位移进行了监测。结果分析表明,土层预应力锚索的抗拔承载力与土层和锚固体之间的界面摩阻力有直接的关系,同时与锚索的施工质量也密切相关,其破坏模式应当是注浆体与土层接触面发生剪切破坏。监测结果表明,基坑整体稳定,桩锚支护结构对变形起到了有效的控制作用。     

超深基坑复合土钉支护结构原位试验研究

通过对深圳假日广场超深基坑预应力锚索复合土钉支护结构进行全方位的原位测试试验,收集了关于土钉拉力、锚索应力、孔隙水压力、面层土压力的大量数据,旨在研究钉—锚—土三者的工作性状、相互作用机理,以及随基坑开挖、锚索张拉、降雨、卸载等外界环境变化对支护结构的响应规律。试验结果表明预应力锚索复合土钉支护结构具有开挖效应、时间效应、空间效应、降雨滞后效应;指出土钉拉力并非随基坑开挖深度递增,潜在滑移面并非通过基坑坡脚;揭示了预应力锚索的主要作用不在于分担或改善支护结构受力状态,而在于提高边坡抗滑移稳定性和减小边坡位移,并就设计和施工提出了一些合理建议和应注意的问题。     

某边坡工程预应力锚索试验研究

结合某边坡预应力锚索支护工程实例,对预应力锚索进行了试验研究。根据实际工程坡面状况,共设置了三组试验孔,结果表明:(1)土层压力分散型锚索主要破坏形式为位移不收敛;(2)岩层永久拉力型锚索,受施工现场工艺控制,很难保证锚索筋体与锚垫板之间严格垂直,从而在一定程度上降低了钢绞线材料的极限破坏荷载;(3)锚固段是否设置波纹钢套管,锚固力没有明显差别。     

FRP筋复合式锚具锚固性能的试验研究

当复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋或拉索应用到缆索承重桥梁的拉索体系中时,粘结式锚具和夹片式锚具均有其自身的局限性。对此,根据普通拉索锚固体系的特点,并结合FRP筋夹片式锚具和粘结式锚具的研究成果,提出了锚固FRP筋的复合式锚具。复合式锚具由后部的楔紧锚固和前部的粘结锚固组成,其中楔紧锚固部分包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,粘结锚固部分包括钢套筒和粘结介质-活性粉末混凝土RPC(Reactive Power Concrete)。静载试验研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等参数对复合式锚具锚固性能的影响。结果表明:复合式锚具试件中的极限荷载最大为208kN,相应的锚固效率系数为104%,大于95%,满足规范要求。复合式锚具两种锚固形式的锚固长度较合理组合为:对不预张拉锚具,可取锚杯长度40mm以及粘结锚固长度100mm;对预张拉锚具,可取锚杯长度60mm以及粘结锚固长度60mm。提出的复合式锚具极限荷载计算式具有较好的适用性。     

大直径锚筋预埋件纯剪、拉剪作用下的试验研究

为了确定大直径锚筋预埋件在港口工程中应用的可行性,本文通过对锚筋直径为28mm和32mm的大型预埋件进行纯剪、拉剪试验,对试件的受力性能和破坏形态进行分析,并将试验结果与以往小直径锚筋预埋件的研究成果做了对比。试验结果表明大直径锚筋预埋件力学性能良好,可以作为连接钢结构和混凝土结构的节点。     

深溪沟大桥缆索吊装系统地锚设计分析

介绍了深溪沟大桥施工环境条件,针对该大桥施工地质条件复杂、场地受限和起吊荷载大等因素,提出了深溪沟大桥缆索吊装系统的遂洞式地锚方案,并给出了地锚结构形式详细设计及计算。该隧洞式地锚设计为深溪沟大桥缆索吊装系统提供了安全、经济和有效的施工作业环境。     

疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

夹片式锚具锚垫板系列的尺寸估算——预应力锚固区安全探讨之四

锚垫板和螺旋筋是预应力锚固区的重要预埋件,他们和结构混凝土共同工作,承担锚具传来的巨大集中荷载。市售和工程正式采用的锚垫板及螺旋筋,都应符合认可标准试验。预应力结构物的锚固区,可能只有一个锚具,也可能有分布多样的多个锚具。这个区域的混凝土及锚垫板应力复杂多变,结构设计规范很难提供用之皆准的计算准则。预应力技术发祥于西欧,这里的权威们制订了技术认可标准,产品生产者及结构设计者都严格遵从。锚垫板及螺旋筋的产品设计,不可能完全脱离计算,至少估算是需要的。有限元分析法能探讨锚垫板的应力分布状况,有助于拟订锚垫板的设计。该文依据发布在《预应力技术》2012年第3期上的"预应力锚固区安全探讨之三",拟订了圆形夹片式锚具下配用的锚垫板及螺旋筋系列尺寸,可供产品生产者设计产品之用,也可供工程设计、施工单位参考。该文的估算办法参考了美国PTI标准用于普通钢板加工型锚垫板的计算准则,只用了简单的结构力学和经验参数。该文仅拟订了ф15钢绞线1～37孔锚具的锚下配件。实践经验对预应力技术很重要,该文列出了法国Freyssinet体系、瑞士VSL体系、中国QM、OVM、QVM体系的锚垫板、螺旋筋、波纹管尺寸,可供对照参考。该文考虑了我国铁道部门的相关要求。     

软弱半煤岩巷围岩的变形机制及控制原理与技术

 以广西百色东笋煤矿为工程背景,针对力学强度较低的半煤岩巷道难支护问题,采用现场调查、室内试验、岩体测试与监测、数值计算、理论分析和工业试验等手段进行变形机制和控制技术等研究。首先,通过巷道变形情况的调查发现,东笋矿区半煤岩巷呈现大变形特点,变形主要出现在巷道的两帮,以中下部最为严重;进行围岩裂隙窥视与实验室力学试验,可知,巷道岩体强度较低,遇水崩解、膨胀,松动圈可达到4 m左右。然后,分析岩煤巷道破坏的主要原因与变形特点,认为支护失效与巷道失稳的主要路径为：围岩强度较低→节理裂隙发育(外界环境及扰动作用下)→碎胀变形→应力叠加及流变→大变形;最后,分析该类巷道的支护原理,提出以“桁架锚索”为核心的“锚、网、索、梁”综合支护技术。理论分析表明关键在于帮部的支护,即桁架锚索,桁架锚索既起到力传递作用,又增大帮壁煤岩体的受力面积,提高支护刚度。根据煤岩体变形与桁架锚索受力特点,设计一种反扣装置,该装置能提高锚索桁架钢的抗弯矩能力。应用表明,该综合支护技术能发挥“固帮”“强顶”和“抑底”等作用,从而达到全方面地提高巷道的稳定性。