考虑土层剪切模量径向变化的锚杆受力变形特性分析

考虑锚杆周边土层由于注浆等因素导致的剪切模量提高,假定土体剪切模量沿锚杆径向存在不同形式的大小变化,采用一次跌落软化的锚土界面模型,基于剪切位移法推导锚固段周边土体处于弹、塑性阶段时锚杆位移、轴力、剪应力解析式,提出了考虑土层剪切模量径向变化影响的锚杆受力变形特性理论,并通过算例进行了分析比较。结果表明,土体剪切模量的提高对于锚杆承载力影响不大,但可以减少锚头的拉拔位移,在计算中应给予合理考虑,可更加真实地反映锚杆荷载传递过程。     

工作状态下锚杆的变形分析

锚杆广泛应用于支护结构中,它主要利用在土体内产生的锚固力来维持支护结构和边坡的稳定性.文中假定锚固段与其周围土体之间的剪应力与剪切位移呈线性递增关系,锚固段所受的轴力呈抛物线分布,将锚杆的位移分解成自由段的弹性变形、锚固段的拉伸变形和锚固段与土体之间的相对剪切位移,建立了荷载与位移之间的关系式.分析认为,该计算模型能较好地反映锚杆的实际工作状态.     

层状地基中锚杆拉拔荷载传递非线性分析

为了研究层状地基中锚杆拉拔受力的非线性特征，引入锚固界面剪切滑移的双指数曲线模型，基于荷载传递法基本原理，建立层状地基中锚杆荷载传递的非线性微分方程，推导锚杆轴向位移、轴力和界面剪应力的解析解，并给出层状地基中锚杆拉拔受力特性的计算方法与求解步骤。在此基础上，分析拉拔荷载作用下层状地基中锚杆的荷载-位移曲线特征、轴力与界面剪应力分布特征以及锚固体埋入位置对锚杆受力特征的影响，并以工程实例检验该方法的可行性。研究结果表明：作用荷载较小时，层状地基中锚杆的轴力和界面剪应力分布特征与均质地基中锚杆的轴力和界面剪应力分布特征基本一致；作用荷载较大时，地基土层状分布特征对锚杆拉拔受力特性具有显著的影响，锚杆轴力和界面剪应力在土层分界面处具有明显的界面效应，即二者在土层分界面处分别存在明显的转折点和跳跃点；锚固体埋入密实地基层中的范围越大，锚杆的极限抗拔荷载也越大，延性也越好，实际工程中应将锚固体尽可能地埋置于硬土层之中；在锚固界面弹性黏结、塑性变形（局部软化）以及滑移破坏的整个全历程阶段，所提方法的计算结果与工程实测的锚杆荷载-位移曲线均吻合较好，反映了锚固界面剪切滑移与锚杆受力变形的非线性特征。     

拉力型与压力型锚杆承载特性对比研究

基于Coulomb摩擦模型与Drucker-Prager屈服准则,建立拉力型锚杆及压力型锚杆的非线性有限元模型,对比分析了不同荷载作用下两种锚杆的承载特性.研究结果表明:在不同的荷载作用下,压力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线与拉力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线存在着明显的差异,且两种锚杆的锚固体外侧剪应力的变化曲线同样有明显差异,拉力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体外端,压力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体内端;压力型锚杆的荷载-顶端位移曲线近似呈线性关系,而荷载-承载板位移曲线则呈现明显的非线性;压力型锚杆的张拉性能大大优于拉力型锚杆.两者的破坏模式一致,均为土层的剪切破坏.     

高边坡压力分散型锚索的应用及张拉试验分析

压力分散型锚杆可将外荷载分散到锚杆中不同位置的承载体上,充分调用土体的抗剪强度和锚杆单位长度上的承载能力,从而提高锚杆的承载能力,与传统锚杆相比,取得更好的锚固效果。本文依托南宁市平乐大道某段高边坡锚杆支护工程,论述了压力分散型锚索的锚固机理及受力特点,介绍了压力分散型预应力锚索施工的技术要点,张拉试验的目的、方法以及试验结果分析。     

岩质边坡锚固界面剪应力分布的模拟试验研究

为研究岩质边坡锚固界面的剪切作用,采用相似材料制作拉拔试件,借助多功能力学试验机和静态电阻应变仪,进行了不同锚固长度试件的静态拉拔试验,分析了拉拔荷载作用下锚杆-砂浆和砂浆-岩体两锚固界面上的剪应力分布规律。结果表明:相似材料的物理力学性质能够较好地反映出原型材料的特性,利用岩体、水泥砂浆和锚杆的相似材料制作拉拔试件进行锚固相似模型试验是可行的;不同循环荷载作用下,拉拔试件中的锚杆与锚固体上的轴力随着锚固长度的增加,呈现出指数规律衰减,且体现出了锚杆加固岩土体时具有有效锚固长度的特征;锚杆-砂浆和砂浆-岩体两锚固界面上的剪应力分布不均,沿锚固长度呈现为先增大后减小的单峰值曲线变化规律,从锚杆端部至剪应力峰值点,剪应力值迅速增大,其作用范围较小,但峰值点后剪应力值平缓下降,作用范围相对较大,并且随着拉拔荷载的增大,剪应力峰值逐渐向锚固深部转移;不同锚固长度拉拔试件的锚固失效均发生在砂浆-岩体界面上,同时锚固体界面上经历3个阶段,即弹性变形阶段、塑性变形阶段和脱黏滑移阶段。首次借助相似模型试验获得了岩质边坡锚固界面剪应力分布,揭示了锚固机理,不仅对相关试验,而且对边坡锚固的设计施工具有重要参考价值。     

压力型锚索锚固段剪应力数学解

针对压力型锚索,考虑钻孔注浆的挤压效应和锚索锚固段与岩土体接触面的黏聚力对锚固段的剪应力和轴力的影响,引入强度折减系数,对接触面黏聚力和摩擦角进行强度折减;通过理论分析及数学推导,得到压力型锚索锚固段的剪应力和轴力分布的数学表达式,并与学者尤春安提出的公式进行对比分析。结果表明:引入强度折减系数以后,所得到的剪应力值较大,轴力值较小,预应力损失值增快。因此,在实际设计中要合理地考虑锚固段的长度,使剪应力、轴力的存在长度能够完全在锚固段以内。     

桩底嵌岩锚杆锚固段应力分布研究

针对基桩竖向承载力自锚法测试体系中桩底嵌岩压力型锚杆的受力特点,基于Kelvin问题的弹性位移解,并结合锚固体-岩石作用的剪胀机理,推导了压力型锚杆应力分布的弹性解.基于所获得的解答,分析了桩底嵌岩锚杆锚固段应力沿锚固长度的分布规律,并分析了各种岩土参数变化对锚固段剪应力分布的影响.结果表明:桩底嵌岩锚杆锚固段上的正应...     

非同时受压矩形钢管混凝土界面传力特性研究

受结构构造、施工方法及制作精度等影响,钢管混凝土桥梁节点区域传力较为复杂,压力荷载传递往往先由钢管或混凝土承担,经过一定长度后再由钢管和混凝土共同承担,钢管和混凝土非同时受压现象较为普遍。界面传力机理决定着非同时受压钢管混凝土构件、节点及界面抗剪连接件的工作特性。基于弹性连续介质层法,利用变形协调条件,建立了非同时受压矩形钢管混凝土界面传力理论分析模型,推导出剪力传递长度及界面纵向剪力的解析表达式。经有限元验证理论分析模型,进行了矩形钢管混凝土界面传力特性的敏感性参数分析,给出了矩形钢管混凝土剪力传递长度和界面纵向剪力的变化规律。结果表明：给出的界面相对滑移、界面纵向剪力、剪力传递长度等解析公式计算精度较高,可为钢管混凝土构件、节点及界面抗剪连接件的设计计算提供理论依据;剪力传递长度是反映钢管混凝土界面传力特征的关键指标,决定着钢管与混凝土协同作用范围及强弱;弹性工作阶段混凝土先受压和钢管先受压时界面剪力传递长度相等,与轴力无关,受界面剪切刚度影响规律相同;界面纵向剪力与轴力成正比;剪力传递长度随界面剪切刚度的增大而减小,与之呈负指数函数关系,随钢管、混凝土的轴压刚度增大而增大,与之呈...     

预应力锚杆支护参数的确定

基于围岩压剪破坏模式,提出预应力锚杆支护抗力的计算方法;采用特征曲线法推导了预应力锚杆支护间距计算式,采用理想弹塑性荷载传递模型,通过分析极限承载力与锚杆长度的关系,推导了锚杆临界锚固长度的解析算式。     

考虑桩土界面相对位移与界面外土体剪切变形抗拔桩荷载传递分析

传统理论分析方法在分析桩体荷载位移关系时,都存在各自不同的缺陷。剪切位移法假定桩土界面不产生相对滑移,荷载传递法的分析计算是基于一种表征桩侧摩阻力与桩体总位移关系的桩土荷载传递模型之上,但事实上桩侧摩阻力是由桩土界面相对滑移产生的。通过对抗拔桩变形模式进行分析发现,桩体总位移可以分为桩土界面相对位移与桩土界面外土体位移两部分。因此,通过建立一种表征桩侧摩阻力与桩土界面相对位移关系的桩土界面荷载传递模型,结合使用桩土界面荷载传递原理与剪切位移法对两部分位移量进行计算,从而得到了不同荷载作用下桩体总位移。通过与工程实例进行对比,证明了本方法的合理性。     

非发泡型高聚物与混凝土基体锚固性能研究

为探讨非发泡型高聚物注浆材料在岩质基体中的锚固性能,以非发泡型高聚物和不同强度的混凝土空心圆柱筒为研究对象,采用中心拉拔模型试验,对高聚物锚固体与岩体界面间的黏结性能进行试验研究,并通过ABAQUS有限元软件对不同锚固长度下的极限拉拔力进行模拟计算。结果表明:1)锚固长度及锚固体直径对界面黏结强度有较大影响,且锚固长度的影响更为显著;2)当混凝土基体强度不大于30 MPa时,滑移面发生在基体一侧,且界面黏结强度随混凝土基体强度的增大而增大; 3)拉拔力对黏结强度的分布规律也有较大影响,随着拉拔荷载的增加,黏结强度由随着锚固深度的增加而减小,向随着锚固深度的增加先增大后逐渐减小过渡; 4)ABAQUS有限元软件可以很好地模拟不同荷载作用下轴力及界面黏结力的分布及传递规律。     

基于全概率法的锚杆挡墙中锚杆设计

针对目前岩土工程领域中可靠度分析研究较多而可靠度设计研究较少特别是全概率设计涉及更少的现状,提出了锚杆挡土墙中锚杆的全概率设计方法。以锚固体与周围土体的黏结强度以及钢筋的极限抗拉强度为抗力,以主动土压力为荷载,分别建立了结构功能函数。将影响土质边坡中锚杆抗拔性能的相关参数视为随机变量,对其变异系数取值范围进行详尽分析并得到了合理的结果。为解决可靠指标计算函数的反函数难以直接获得解析解的问题,引入了原理简单又能快速计算的二分法。提出了基于二分法的锚杆全概率设计流程并编制了计算程序,该程序可直接算出任意目标可靠指标下的锚杆直径与长度等设计参数值。在算例中使用该全概率设计方法与《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013)中的定值设计法进行了对比验算,并给出了边坡锚杆按全概率设计的目标可靠指标参考值。结果表明:锚杆锚固段长度的目标可靠指标明显低于钢筋横截面积的目标可靠指标,与土质边坡中锚杆失效大多是由于锚固体与周围土体黏结破坏的实际情况相符合。全概率设计方法可在单一随机变量功能函数的结构设计中直接推广应用。     

按共同变形原理计算地锚锚固段粘结力分析

该文对地锚锚固段承受拉拔力引起的围岩变形进行了分析，给出了考虑锚杆，浆体和围岩 互作用的锚固段内力分布和传递规律的积分方程表达及其数值解，为正确地分析地锚在岩土体中的锚固特性，发展锚固工程的设计方法提供了工具。     

竖向预应力现场测试研究

为了有效检测箱梁施工过程中有效的张拉力,基于瑞利法,建立了螺母锚固段刚度增大系数、精轧螺纹钢筋外露段长度和精轧螺纹钢筋外露段自振频率3个参数之间的计算公式。对吉莲高速敖城禾水河大桥和上鹿禾水河大桥进行了所有箱梁竖向预应力张拉力的测试,有效提高了箱梁腹板抗裂性能。     

重载交通下锚拉悬臂式挡土墙受力特性研究

为研究重载交通下锚拉悬臂式挡土墙的力学响应规律,按照几何相似原则和车轮荷载当量圆换算关系,设计了模型试验,监测并分析了不同等级载荷下锚杆轴力、空间土压力、挡土墙侧向位移的分布特征。研究结果表明:锚拉悬臂式挡土墙在顶部车轮荷载作用下,锚杆轴力及锚杆上部沿轴向竖向土压力在锚固段中间位置荷载集中效应显著;锚杆上部竖向土压力较锚杆两侧及锚杆底部偏大;挡土墙侧向土压力的竖向分布及横向分布都在锚固端位置出现集中现象;挡土墙的侧向位移曲线在锚杆作用位置处出现明显拐点,卸载后,挡土墙的侧向位移回弹量较小。该结论的得出对锚拉悬臂式挡土墙的设计与施工具有一定的参考价值。     

锚固力在简化Bishop法中计入方式的探讨

锚杆（索）是公路边坡加固工程中普遍应用的方法之一，简化Bishop法也是现行规范推荐的一种计算方法，但锚固力在简化Bishop法计算中如何计入，不同的规范有不同的规定。为得到统一的计算公式，通过公式推导，得到改进的简化Bishop法计算公式，公式中引入了法向力作用系数与切向力作用系数。法向力作用系数不是一个折减系数，建议由公式直接计取；切向力作用系数区分了普通锚杆与预应力锚杆之间计算的差异性，并考虑了预应力锚索锁定值与损失值的情况。结合某一具体公路工程实例，采用不同公式及不同参数取值对同一滑面进行稳定性计算，通过比较表明:推导得到的公式能更科学准确地评价边坡的稳定性。     

深基坑扩大头锚杆支护体系数值模拟

为了研究广州某深基坑工程扩大头锚杆支护体系的工作性状,运用MIDAS/GTS软件对该支护体系进行了有限元数值模拟,并与相同情况下的普通锚杆支护体系的有限元模拟结果以及实际监测结果进行了对比分析。结果表明:与普通锚杆相比,扩大头锚杆的锚固效果较好,基坑支护桩桩顶的水平位移较小,支护桩附近的坑底土体隆起较小,坑外地表土体沉降较小。扩大头锚杆由于端部扩大而使锚固力增大,使得轴力在锚固段处最大值比较大,且在扩大头锚固段处能迅速减小。     

拉力型锚杆有效支护长度

本文根据锚杆与岩石体之间的相互作用关系,以有限元软件ANSYS为工具,建立了全长粘结式锚杆的拉拔试验数值模型,对全长粘结式锚杆的拉拔试验进行模拟,揭示全长粘结式锚杆在拉拔条件下沿杆体的轴力和剪应力分布规律,以及全长粘结式锚杆在不同荷载、锚杆直径、围岩级别和锚杆长度等条件下锚固体应力分布情况和应力变化规律。分析拉力型锚杆受力有效长度,并对硬性锚杆受力有效长度的影响因素进行了探讨,为正确利用拉拔试验来检验锚杆安装质量和评估锚杆锚固能力提供依据。     

基于能量原理的拉力型锚杆数值计算方法

基于能量原理,对拉力型锚杆锚固体的轴力与位移进行了计算分析.首先,对拉力型锚杆的承载机理以及所使用锚固单元和侧阻力计算模型做了简单介绍;其次,推导了锚固体单元的能量平衡方程,并给出其差分形式;然后,给出了拉力型锚杆锚固体工作性状的程序计算方法,并通过误差分析给出了程序收敛策略,提高程序计算效率;最后通过算例计算对拉力型锚杆锚固体承载性状进行了分析.研究表明:基于能量原理推导的拉力型锚杆锚固体能量差分方程及其程序计算方法可以合理地分析锚固体的工作性状,其计算结果可以为工程设计提供参考;拉力型锚杆锚固段的确定宜考虑锚孔直径以确定最经济的锚固长度.