玄武岩纤维增强锚杆加固混合土室内拉拔试验研究

玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）质量轻、强度高、耐久性好,将该材料用作锚杆可有效解决传统钢筋锚杆的腐蚀问题,在恶劣环境下的工程建设中具有广阔的应用前景. 本文以广泛存在于西南山区的崩坡积混合土为对象,通过室内拉拔试验研究了锚杆类型、锚杆直径、锚固长度以及灌浆体直径等因素对极限拉拔荷载和界面剪应力的影响,并对锚固体系的破坏模式以及应力分布规律进行了分析. 研究结果表明:混合土中BFRP锚杆破坏模式均为沿灌浆体与土体界面的剪切破坏,BFRP锚杆与钢筋锚杆的抗拔承载性能基本一致,实际工程可以使用BFRP锚杆直接替代钢筋锚杆;BFRP锚杆拉拔荷载位移曲线呈三阶段形式,弹性临界荷载为极限荷载的20% ~ 28%,试验条件下锚杆的极限承载力与锚固长度、灌浆体直径成正比关系;灌浆体环向裂缝使锚杆的轴向应力沿杆体呈单峰形式分布,同时使锚固段前部的应力集中程度降低;混合土中灌浆体直径越大则界面强度越低,直径从90 mm增大为110 mm,界面强度降低约8%.      

岩体锚固界面剪切蠕变特性研究

完整的锚固系统由锚杆体、黏结材料以及岩土体三部分组成,其间的力的递方式均是由锚杆体传递到黏结材料,再由黏结材料传递到岩土体的,锚固界面就成为整个锚固系统极限承载力设计的关键。通过室内剪切蠕变试验,分析锚固界面上不同荷载时应力的分布规律,以及考虑时效性下的剪切蠕变关系。研究结果表明：锚固界面上的剪力沿杆长呈抛物线分布,同时锚固界面在剪切效应的影响下只表现出了蠕变全过程的前两个阶段,真正意义上的加速蠕变阶段不存在,且锚固界面的破坏性状与其位置有关系。研究成果为相关研究提供了参考,具有一定指导意义。     

受拉全长黏结式锚杆剪切应力弹性解析解及其应用

面对锚杆-围岩锚固界面剪切应力分布研究不够精确，制约锚杆设计施工水平提高的现状，基于半无限弹性空间体的Mindlin位移解，导出了拉拔荷载作用下全长黏结式锚杆锚固界面剪切应力沿杆长分布的近似弹性解析解，并求得了最大剪切应力的数值和分布位置，给出锚杆杆长的建议值和增强局部剪切力的建议。结论适用于较硬围岩中较长锚杆在较小荷载作用下的剪切应力分析，可为岩体锚固设计提供借鉴，提高锚杆设计施工的安全性和经济性。     

Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固参数优化模型试验研究

为了研究不同钻孔直径、锚杆直径和注浆配合比对Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固质量的影响,设计了简易锚杆拉拔试验台架.依托实际工程按照相似理论配置了围岩相似材料,运用能够大幅减少试验次数并且不会降低试验可行度的正交试验法选取不同试验参数组合进行了室内锚杆拉拔模型试验.结果表明:试验所选取的3个因素对锚固质量的影响程度的排列顺序为:钻孔直径→锚杆直径→浆液配合比;锚杆直径为22mm,注浆体厚度为14mm时,锚杆强度足够、注浆体厚度合理,锚固体传力效果好而且不易破坏或滑移,锚固质量最优;注浆配合比为0.4时注浆体与围岩能够很好地胶结,使得锚杆耐久性为最佳.本次试验所设计的简易锚杆拉拔试验台架可以在实际工程中推广,研究的方法及结果可为类似工程研究提供一定的指导和借鉴意义.     

锚固注浆体性能试验研究

水泥基注浆体广泛地应用于锚固工程中,其物理力学特性是锚固体系优化设计的关键参数,当今所有的锚固规范仅对注浆体的水泥标号及抗压强度等级作了相应规定,有关注浆体方面的研究还较少。因此,在广泛调研实体工程所使用的注浆体的情况下,设计11种不同配合比的注浆体,分别测试各自的物理力学性能,采用室内抗拔试验研究其对锚固性能的影响。结果表明:降低注浆体的水灰比对提高岩锚的极限抗拔荷载的效率较低,而在注浆体中掺入适量的砂可以提高注浆体的抗拉强度、弹性模量及剪切模量,增强岩锚的界面黏结强度及锚固刚度,从而显著改善岩锚的锚固性能。     

锚固注浆体性能试验研究

水泥基注浆体广泛地应用于锚固工程中,其物理力学特性是锚固体系优化设计的关键参数,当今所有的锚固规范仅对注浆体的水泥标号及抗压强度等级作了相应规定,有关注浆体方面的研究还较少。因此,在广泛调研实体工程所使用的注浆体的情况下,设计11种不同配合比的注浆体,分别测试各自的物理力学性能,采用室内抗拔试验研究其对锚固性能的影响。结果表明:降低注浆体的水灰比对提高岩锚的极限抗拔荷载的效率较低,而在注浆体中掺入适量的砂可以提高注浆体的抗拉强度、弹性模量及剪切模量,增强岩锚的界面黏结强度及锚固刚度,从而显著改善岩锚的锚固性能。     

预应力锚杆在沪蓉高速公路(湖北省段)边坡锚固中的应用

山区高速公路顺层岩质深路堑路段,岩体经过较大的施工开挖及雨水浸渗后,往往容易产生顺层滑坡,预应力锚杆加固边坡通常是解决岩体顺层滑动的有效措施.结合工程实例对锚杆的布置、锚固段长度等进行分析,对预应力锚杆锚固边坡设计施工有一定的指导意义.     

岩土压花锚抗拔试验研究

普通预应力锚索的常见破坏模式是钢绞线与注浆体脱黏,为防止该类破坏模式的发生并增强内锚固段的锚固能力,将结构工程中的压花锚引入到岩土锚固工程中并进行较大改进,设计8种不同配合比的水泥基注浆体,将压花锚、普通锚锚固在中风化砂岩中,通过抗拔试验获得岩锚的荷载-位移全过程曲线。结果表明:压花结构在注浆体里产生楔形效应,导致压花锚的荷载传递机理与普通锚不同,其承载强度显著高于对应的普通锚,降低了岩锚承载强度对内锚固段长度及注浆体力学性能改变的敏感性。压花锚的上述特性有利于提高锚固工程筋材的利用效率,减少用锚数量,降低工程造价,增强锚固系统的安全可靠度。     

BFRP锚杆锚固系统界面应力试验研究

玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)锚杆是由树脂和玄武岩纤维组成的新型材料。与传统钢筋相比,它具有强度高、耐腐蚀性强、抗震性能优越等特点。由于传统的拉拔试验无法测量BFRP锚固系统第二界面的剪应力分布,故本次实验采用第二界面附近的埋地土压力计法获得试验数据。通过对BFRP锚杆锚固系统拉力荷载位移关系曲线的试验,可以看出该曲线由三段组成:弹性变形阶段,基本呈线性增长关系,弹塑性变形阶段为梯度曲线的增长关系;随着荷载的增加,锚固段局部的剪应力达到极限值。随着载荷的增加,形成塑性变形,形成局部塑性区,塑性区逐渐扩大;在塑性变形区或破坏阶段,锚固系统的锚固区产生塑性变形。试验结果表明,利用埋地土压力计测量锚固系统第二界面剪应力分布的方法可以有效地提取数据信息,测得的剪应力分布趋势与土压力计测得的剪应力分布趋势吻合较好。与理论计算结果相比,更符合实际工程情况。     

隧道锚杆锚固质量检测应用

概述当前,锚杆锚固技术正在隧道岩体支护中广泛应用,并且发展迅速。该技术不仅可以合理地调动岩体的自身强度和自承能力,改善岩体的应力状态,从而提高岩体结构的稳定性,而且具有施工简便、成本低、安全迅速等优点,因此引起工程界普遍关注,并且十分迅速地得到大范围的推广应用。与此同时,对锚杆锚固质量的检测手段的要求也日益迫切。传统的检     

沥青路面荷载型裂缝的剪切机理与成因分析

越来越多的研究表明沥青路面轮迹带附近的荷载型裂缝与沥青面层内较大的应力水平尤其是剪应力有着直接的关系,为了探讨其破坏机理及力学成因,基于弹性层状体系在考虑水平荷载作用下进行半刚性基层路面剪应力有限元分析,分析沥青面层内剪应力分布规律,剪应力峰值变化情况,并对剪应力和拉应力进行对比分析。结合荷载型裂缝产生位置、深度等特点可以认为其产生的主要原因不是拉应力而是剪应力,对进一步研究荷载型裂缝的破坏机理、发展规律有一定的指导意义。     

Elastic Modulus Limit of Support Layer in Twin-Block Ballastless Track Based on Train Load Effect

The support layer is an important component of twin-block ballastless track. The modulus of the support layer is an important design parameter and must be carefully solved. We studied the bending stress and deformation of track slab and support layer due to train load using the beam-plate finite element model on elastic foundation. The results show that support layer type has great impact on both support layer deformation and the stress on subgrade, but has little impact on the bending stress of either track slab or support layer. The continuous support layer type, and articulated support layer type with shear transfer device at their ends, are recommended. In order to keep the stress in the support layer less than that in track slab, the modulus of the continuous, unit, and articulated types of support layer (in unit twin-block ballastless track), and the support layer in continuous twin-block ballastless track, should not be larger than 15, 22, 20.5 and 5 GPa, respectively. In addition, the modulus of the unit-type support layer should not be more than 20 GPa, to ensure the step in support layer remains less than 1 mm.     

撞击荷载作用下盾构隧道接头螺栓失效及参数分析

为了研究高速列车脱轨撞击盾构隧道时接头螺栓参数对螺栓失效和管片的影响. 基于ABAQUS有限元软件,建立了盾构隧道管片衬砌分块拼装式模型,利用时速200 km/h列车12.5° 斜向撞击荷载曲线,通过设置接触面单元和具有抗拉、抗剪、抗弯3种刚度组合的连接单元,近似模拟了盾构隧道接缝混凝土接触效应和螺栓连接效应,开展了不同螺栓直径和不同螺栓强度级别下管片接头螺栓的失效研究. 研究结果表明:在列车撞击荷载作用下,接头螺栓主要发生拉伸失效和剪切失效两种失效状态,失效后螺栓拉力和剪力降低为0,并且螺栓失效一般是相对列车行进方向相继出现的;拉伸失效通常出现在被撞块后端纵向螺栓,而被撞块环向螺栓和前端纵向螺栓一般发生剪切失效;各螺栓发生失效的时间随着接头螺栓强度级别的提高或螺栓直径的增大有所延后;不同螺栓参数下被撞块管片位移极大值均在6 cm左右,提高接头螺栓的强度级别和增大螺栓直径,将减小被撞块管片最终位移较大值区域面积以及最终位移极大值的数值,但管片最终位移极大值数值的减幅在10%以内,说明改变螺栓参数无法明显减小管片最终位移.      

纤维格栅增强机场双层道面荷载应力分析

为了分析纤维格栅增强机场水泥混凝土双层道面加铺层的荷载应力,采用ANSYS建立机场双层道面三维有限元模型,以J-8飞机荷载为计算荷载,选取机场水泥混凝土道面加铺层层底最大拉应力、层间剪应力、旧水泥混凝土道面板底最大拉应力、加铺层表面弯沉为考察指标.计算了机场双层道面层间接触对荷载应力的影响,并利用正交设计分析机场道面结构参数对荷载应力影响的显著性.研究表明：层间摩擦系数对机场水泥混凝土加铺层层底拉应力与层间剪应力影响较大;机场水泥混凝土双层道面各结构参数对加铺层层底最大拉应力都显著相关,应该作为机场水泥混凝土加铺层设计的主要分析指标;加铺层厚度和基础弹性模量与所考察的4个指标都显著相关.因此,在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计时,必须重视基础处理技术并合理控制加铺层厚度.     

复合式碾压混凝土路面荷载应力分析

采用ANSYS三维有限元分析技术,建立弹性地基上双层板三维路面结构模型,对复合式碾压混凝土路面结构进行了多种因素影响下的路面荷载应力分析,包括基层和面层的层间接触状况分析,临界荷位分析,碾压混凝土面层的模量和厚度、水泥稳定碎石基层的模量和厚度、以及路基的模量等因素对板底弯拉应力的影响分析,以试验路的荷载应力、温度应力理论计算以及回弹弯沉实测结果,作为路面典型结构的路用性能参考。     

空间刚架结构钢-混结合段的力学性能

为了研究某高速铁路空间刚架结构钢-混结合段的力学性能及传力机理,对其进行了1∶2大比例节段模型试验及非线性有限元分析.对试验模型分别进行正常使用极限状态与承载能力极限状态加载,测试主要构件的应力、变形分布及其随加载历程的变化;结合非线性有限元分析,探讨了结合段传力构件之间的荷载分配关系.研究结果表明:钢-混结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低;钢结构与混凝土之间相对滑移量较小,二者能协同受力;结合段内混凝土、钢板、剪力键等均处于弹性工作阶段,且应力分布均匀,具有较高的安全储备;钢-混结合段能有效传力,承压板和剪力键各自分担50%的荷载,荷载分配较合理.      

复合式碾压混凝土路面荷载应力分析

采用ANSYS三维有限元分析技术,建立弹性地基上双层板三维路面结构模型,对复合式碾压混凝土路面结构进行了多种因素影响下的路面荷载应力分析,包括基层和面层的层间接触状况分析,临界荷位分析,碾压混凝土面层的模量和厚度、水泥稳定碎石基层的模量和厚度、以及路基的模量等因素对板底弯拉应力的影响分析,以试验路的荷载应力、温度应力理论计算以及回弹弯沉实测结果,作为路面典型结构的路用性能参考。     

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式的有效性;研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高;为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲,圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求;随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大,钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长;侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小;在侧向荷载作用下,当直径大于30 mm时,侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲;侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式,即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.