锚杆粘结力分布和灌浆体剪移刚度的研究

锚杆的抗拔力计算式是岩土锚固工程设计中的一个关键技术问题，锚杆灌浆休的剪移刚度足锚杆粘结强度计算的关键参数，一直没有解决．工程实践和研究表明，锚固段的内力沿杆长分布足不均匀的，杆体轴力和剪力集度均向根部衰减．本文利用锚杆、灌浆体和围岩共同变形的理论，研究锚固力和剪力集度沿锚杆的分布，并与现场实验结果相比较，本文还对灌浆体切向剪切刚度计算方法进行讨论．     

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。     

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析

基于荷载传递法,推导了锚固段的荷载传递基本微分方程;结合Kelvin问题的位移解,得到锚固段的应力分布的解析表达式,认为锚杆体的直径、外荷载及锚杆体弹性模量与岩体剪切模量的比值等因素影响着锚固段的应力水平。计算结果表明:锚杆体直径增加到一定程度会使锚杆所受的最大剪应力快速增加;在较高的初始力条件下,锚固段前端应力集中现象明显;较小的锚杆体弹性模量与岩体剪切模量比值有利于锚固段应力的均匀分布。     

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.     

龙永高速公路断裂带边坡锚杆加固规律探究

通过对龙永高速软弱断裂带中典型失稳边坡进行研究,基于FLAC 3D对锚杆加固中锚杆长度和锚固角对边坡稳定性的影响进行了计算分析;研究了最优锚固角下锚杆长度变化对稳定性的影响及锚杆轴力的分布规律,提出了最优锚固角和最佳锚固长度的具体数值,并指出了加固中需要注意的关键部位,研究成果对锚杆加固设计、施工中的侧重点有良好的理论指导意义。     

地震作用下锚固体界面剪切作用研究

采用数值模拟的方法构建了地震作用下锚杆力学响应数值模型,并通过现场试验所得数据验证了模型的合理性及可靠性。依托此数值模型,进一步研究了锚杆锚固体界面剪应力在静力和地震作用下不同的变化规律。结果表明:砂浆周围岩土体所受剪应力的值与拉拔力呈正相关,随拉拔力的增大而逐渐增大,并且由内向外逐渐扩散递减。在地震作用下,锚固体界面剪应力的峰值位置会发生移动,由初始的锚杆端头不断向锚杆底端移动,直至锚固体系整体破坏。     

拉力型锚索锚固段长度的一种确定方法

根据对锚杆拉拔试验的结果分析,提出非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布的二次抛物线模式,并提出错索锚固段长度计算方法,经工程实例证明具有一定的合理性.     

承压锚固型斜拉桥钢塔结合段受力性能和锚杆传力机理研究

承压锚固型结合段锚固构造为斜拉桥钢索塔重要传力构件,研究了承压锚固型结合段的承压、抗弯性能,分析了施工阶段分两次张拉过程中及成桥运营期间各部件的受力,揭示了预应力锚固螺杆的应力分布状况与传力机理,掌握各部件实际应力分布并验证设计的安全性,为设计、施工和监测提供可靠依据.研究结果表明：索塔钢混结合段锚固构造在两次张拉及运营期间下受力明确,构造合理,承压、抗弯性能良好;预应力锚杆为重要传力构件,其有效预应力是影响压浆层与承压板之间可靠结合的关键因素,在锚杆预应力损失50%时,顺桥向弯矩最不利工况下承压板与压浆层之间约1/3区域脱离接触,应对运营期间的锚固螺杆中的有效预应力进行长期监测,并制定相应的补张方案.     

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。     

锚杆锚固段合理设计长度分析

锚杆 (索 )加固方案设计的一个重要方面就是锚杆长度的合理选取 ,它的选取应该既保证经济 ,有足够的安全度 ,又不至于过长 ,从而增大锚索 (杆 )的长度 ,造成不必要的浪费 .基于此 ,本文根据锚杆破坏受力情况分析 ,提出锚杆锚固段合理设计长度 .     

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.      

沥青路面设计中增加抗车辙设计指标的探讨

分析我国现行沥青路面设计指标,指出弯沉指标不能有效的控制路面车辙,在吸收国外沥青路面设计指标的基础上,增加路基顶面压应变指标作为沥青路面抗车辙设计指标;在参考城市道路设计规范,分析路面剪应力分布的基础上,提出面层材料剪应力也可作为沥青路面抗车辙设计指标。     

边坡开挖支护时序有限元分析

为研究公路改扩建工程边坡稳定性的影响因素, 寻求科学的支护方法, 以柳州至南宁高速K1456+800处左侧改扩建边坡为研究对象, 利用ANSYS建立了有限元数值模型, 选择未及时支护和及时支护2种支护方式, 模拟计算了改扩建工程中6级边坡开挖过程中坡体的剪应变增量及水平、竖向位移增量; 为定量分析2种支护条件下边坡开挖过程中位移及应力的变化趋势, 选取了6个特殊节点进行监测, 主要监测内容包括测点的位移(包括水平位移和竖向位移)以及主应力(包括最大主应力和最小主应力)随开挖时步的变化情况。分析结果表明: 无论是否及时支护, 每步剪应变增量最大值均位于坡脚, 但及时支护时, 分布面积及数值较未及时支护时小, 边坡发生失稳的可能性较低; 随着开挖推进, 水平位移增量先减小后小幅增大, 竖向位移增量先急剧增大后缓慢减小, 及时支护下各测点最终位移较未及时支护情况要小; 未及时支护时最终开挖安全系数接近1.0, 及时支护后每步安全系数均大幅提高, 基本大于1.35。综上所述, 及时支护能够有效减小边坡剪切应力, 限制水平与竖向位移, 降低整体应力水平, 提高边坡安全系数, 显著改善坡体稳定性。      

浅埋小净距隧道开挖顺序优化研究

以某高速公路浅埋小净距隧道建设为工程背景,通过数值模拟的方法,对不同开挖顺序对空间围岩位移、塑性剪应变、应力的影响进行对比分析,可知“先开挖、支护一侧隧道,然后再开挖另一隧道内侧”是比较优化的施工方案,这可为类似隧道优化设计和施工提供科学依据。     

地应力场主应力方向变化时隧道锚杆支护的试验研究

本文通过模型试验,对均匀、连续的软弱围岩中开挖的深理隧道,在初 始主应力比一定(N二O,5),但方向(a)变化条件下洞室剪切破坏的形 态及其位置、锚杆布置及其受力与围岩变形的关系、猫杆的支护作用进 行了试验研完。对典型的主应力偏离条件下的随道,分别提出了一个较 为合理的锚杆支护形式,以供在预设计参考。      

轴瓦套张开位移的有限元计算

汽轮机在运行过程中,轴推压轴瓦套,使轴瓦套中产生应力和应变,在上下轴瓦套之间产生的一定的张开量.采用ABAQUS软件,建立有限元物理模型,对实际工况进行仿真,计算出上下轴瓦套之间的张开量,并进行应力分析,确定该工况下所产生的张开量是符合要求的.在建立有限元模型过程中,充分考虑轴瓦与轴、轴瓦与螺栓以及上下轴瓦套之间的接触效应,螺栓的联接和螺栓预紧力的作用.