主动和被动地锚的分析研究

锚杆成功地用于原位土体加固已有20多年的历史。传统的设计方法基于锚杆拉拔承载力基础上，忽视了由于相对位移导致的锚、土界面的相互作用。本提出了锚、土界面理想线性弹塑性模型的解析解，该解包括土体沿锚轴线运动和垂直锚轴线运动两种情况。此外，就主动和被动受力锚杆的参数进行了大量研究，以期深入认识锚、土界面相互作用和提供锚杆系统的设计指标。     

水对土层锚杆承载力影响的模型试验研究

研究了水对土层锚杆承载力的影响,从物理作用、化学作用和力学作用3个方面分析了水对土体的影响,介绍了土层锚杆抗拔试验的数据分析,提出了水对土层锚杆承载力的影响机理。     

悬索桥锚碇桩式基础位移及受力分析

悬索桥锚碇可以采用群桩基础替代常用的重力式基础,通过分析已建成工程实例锚碇桩基础的布置方式、直径、土体效应对桥梁位移的影响,证明大直径群桩比小直径群桩及斜桩刚度大,抵抗水平荷载能力强.采用考虑摩擦滑动的桩土单元的有限元法,分析马鞍山长江公路大桥管柱基础锚碇方案的水平位移、竖向位移和桩侧土体应力所处的力学状态,结果表明:管柱基础锚碇的水平位移可以满足大跨悬索桥正常工作需要,桩侧土体应力在弹性范围之内,不至于产生蠕变导致锚碇后期水平位移的增加.     

地下连续墙采用不同支撑形式的位移控制能力对比分析

地下连续墙采用不同支撑形式将严重影响其位移控制能力,为研究地下连续墙两种不同支撑结构的基坑周边位移特性,以长沙地铁六号线东郡站基坑为依托,利用FLAC~(3D)有限差分软件,构建了基坑开挖模型,并改变土层的强度,对比分析了两种支撑对地下连续墙位移控制能力的影响。分析表明锚杆在土层强度较弱时支护效果较差,锚杆的支护效果对土层强度的改变敏感性较强,而内支撑的支护效果对土层强度的改变敏感性较低。     

基于黏弹-塑性圆孔扩张理论压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度计算方法

压力注浆锚杆在隧道、边坡、基坑等支护工程中应用广泛。为了预测锚杆在不同注浆压力下的锚-土界面黏结强度,将锚-土界面法向应力的发展过程分为2个计算阶段：压力注浆时锚孔扩张半径的计算和浆液硬化后界面法向应力的计算。在计算时,将锚孔扩张过程视为无限土体中的瞬时圆孔扩张问题,考虑塑性区土体服从统一强度准则,推导出压力注浆时锚孔扩张半径解答;然后,考虑土体的时变特性,引入黏弹-塑性圆孔扩张理论,采用Merchant模型推导出浆液硬化后界面法向应力随时间衰减的解答;最后,基于库仑抗剪强度公式,建立了压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度的理论计算方法。为了验证所提计算方法的可靠性,采用自制的锚杆微元体压力注浆装置,制作了3种不同注浆压力下的锚杆试样并开展了拉拔试验。将获得的试验结果与所提理论计算结果进行对比,并结合已有的压力注浆土钉拉拔试验结果进一步验证。结果表明：提出的压力注浆锚杆锚-土界面黏结强度的理论计算方法能够准确的预测试验数据,可为工程设计提供参考。最后进行了参数分析,结果表明：锚-土界面黏结强度与注浆压力呈线性关系,注浆压力增大能有效提高锚杆的承载性能;锚-土界面黏结强度随着复合模量的增大呈现...     

桩锚结构的动力特性研究

在地震作用下桩锚之间相互作用，其受力关系复杂。运用FLAC3D有限差分软件建立数值模型，并施加简化后的汶川地震波，分析地震作用下桩锚支护边坡的位移、加速度、锚杆轴力响应等动力特性。结果表明:桩锚结构对边坡土体位移和边坡的稳定性具有良好的控制作用。     

深基坑桩锚支护体系变形特性研究

以西安市高新区某深基坑为例,选取周边环境较为复杂的基坑北侧为对象。分别对基坑护坡桩的桩身水平位移、锚索拉应力进行全程监测、分析。结果表明:桩后土体受间歇性降雨的作用,会引起护坡桩的桩身水平位移值的较大波动,对桩锚结构的支护能力产生影响;设置在含黏性土、有机质成分较高的土层中的锚索,容易产生较大的岩土体蠕变,进而引起锚索拉应力松弛;预应力锚索在该工程的一定程度上起到预警作用,桩锚体系支护作用的效果显著。监测结果验证了该基坑支护体系设计的可靠性与合理性。     

不同因素对桩锚支护边坡稳定性影响研究

以某公路桩锚支护边坡工程为背景,运用PLAXIS建立边坡桩锚支护结构截面有限元数值模型,并模拟分析了不同自然参数和人工设计参数对桩锚支护边坡稳定安全系数的影响。研究结果表明:自然参数中土体内摩擦角和界面粘结强度对桩锚支护边坡的稳定安全系数影响较为显著,而土体重度和黏聚力的影响相对较小;人工设计参数中锚杆锚固端长度、锚杆的入射角及排桩嵌固深度是决定桩锚支护边坡的稳定安全系数的三个重要因素,而锚杆道数、锚杆竖向间距、锚杆预应力、锚固端直径及支护桩桩径的影响相对较小;研究结果可为桩锚支护边坡工程的设计和施工提供参考。     

考虑变形协调的加锚土体稳定分析模型

与常规的土体稳定条分法不同,本文对加锚土体随机块分,在极限分析理论基础上,根据条块间的速度场协调及加锚土体整体功能守恒,确定了锚杆承担的荷载与土体的滑移破坏之间的对应关系,通过优化搜索,分析加锚土体最不稳定状态。     

泥浆在黄土中的浸湿性及其对土体竖向位移的影响

为准确了解施工泥浆在黄土中的浸湿性,以西安地铁2号线小寨站深基坑桩基工程为例,根据实际观测数据资料,对黄土地基钻孔灌注桩基施工过程中钻孔泥浆在黄土的浸湿范围及其对土体竖向位移的影响进行了分析。结果表明:钻孔泥浆在黄土层中的浸湿范围是有限的,不能使土体产生明显的结构性破坏,也不会导致桩体周边土层产生明显的竖向位移。钻孔灌注桩施工过程中,钻孔周边土体的扰动主要是受钻孔桩机的影响。这一结论可供黄土地基或基坑工程及其他同类工程的设计与施工参考。     

某深基坑施工中土体位移的监测分析

通过对西安某深基坑桩锚联合支护结构的桩后土体位移的监测,分析了基坑不同部位桩后土体沿垂直坑壁方向位移的变化规律。监测分析结果表明:基坑的开挖使地应力重新分布,引起桩后土体水平位移逐渐增大;整个基坑开挖过程中,土体沿垂直坑壁方向的位移呈现较明显的抛物线形阶梯状变化,位移速率波浪线形变化;基坑内降水会引起周围土体往基坑方向位移,不合理降水既使桩后土体位移增加,还会对周围建筑物造成影响。将监测信息反馈给施工单位,及时调整施工方案,做到信息化施工,确保基坑和周围建筑物的安全稳定。分析结果对于类似基坑工程具有参考作用。     

马鞍山大桥北锚碇沉井降水对长江大堤的影响分析

马鞍山大桥北锚碇沉井降水会引起地下水渗流,形成渗流场,新水面线上部的土体由浮重度变化为饱和重度,会增大周边土体固结值,从而引起周边地表沉降,对其进行专项分析具有重要的实用价值。     

层状饱和土中单桩纵向振动分析

基于饱和多孔介质理论,将土体视为液固饱和两相介质,利用Novak薄层法得到了饱和土的竖向动力阻抗,利用传递矩阵法研究了饱和土中桩的纵向振动并进行了参数分析。研究结果表明:桩周土的性质、土层厚度和土层分布对桩顶复刚度有很大的影响,土层剪切模量比越小,复刚度随频率变化曲线的峰值越小,峰值的间隔也越小;对于上软下硬土层,下层硬土层越厚,桩的复刚度随频率变化曲线的峰值越小;土层液固耦合系数的差异对桩的纵向振动特性也存在一定的影响,但相对较小。     

悬索桥地下连续墙—锚碇复合基础协同承载特征分析

传统的重力式锚碇设计方法不考虑围护结构对基础承载力的贡献,随着施工技术与质量的进步,发挥地连墙围护结构承载力贡献的新型复合基础成为新的研究方向。以虎门二桥工程锚碇基础为背景采用有限元软件模拟了锚碇基础的建造过程,分析了缆力施加前后地下连续墙-锚碇的受力与位移变化,验证了地下连续墙-锚碇复合基础协同承载假定。研究表明:地下连续墙的抗剪强度、地下连续墙与周围土体的摩阻力对锚碇基础水平向抗滑移承载力均有贡献;采用地下连续墙作为基坑围护结构的大跨悬索桥锚碇基坑设计可考虑地下连续墙-锚碇基础的协同承载特性。     

水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

层状饱和土中单桩纵向振动分

基于饱和多孔介质理论,将土体视为液固饱和两相介质,利用Novak薄层法得到了饱和土的竖向动力阻抗,利用传递矩阵法研究了饱和土中桩的纵向振动并进行了参数分析。研究结果表明：桩周土的性质、土层厚度和土层分布对桩顶复刚度有很大的影响,土层剪切模量比越小,复刚度随频率变化曲线的峰值越小,峰值的间隔也越小;对于上软下硬土层,下层硬土层越厚,桩的复刚度随频率变化曲线的峰值越小;土层液固耦合系数的差异对桩的纵向振动特性也存在一定的影响,但相对较小。     

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。     

正常固结土层盾构隧道开挖对既有桥梁桩基的影响

研究了正常固结土中盾构施工对桩基的影响。将土体损失率与有限元模型相结合,建立了12个模型,分析了不同土体参数、损失率、不同埋深以及不同隧道开挖边界距离下土体的水平位移变形规律,并通过不同位置深度位移与隧道径向压缩量的关系,建立了盾构施工引发土体位移的预测模型。该模型弥补了常用的Winkler弹性地基梁模型未考虑地基土体抗剪作用以及空间效应的缺陷。此外,结合预测模型建立了简化地基梁模型,通过与理论分析数据以及实际工程数据对比,验证了模型的有效性,可为盾构临近桥梁桩基施工分析计算提供简便算法,为桩基保护措施的采取提供依据。     

不同桩锚支护结构受力性能及影响因素

采用ABAQUS软件,建立桩锚整体式支护结构和桩锚分离式支护结构有限元模型,分析二者受力性能差异,研究桩径、嵌固深度、冠梁尺寸、锚杆数量以及预应力等对其受力性能的影响。结果表明:两类支护结构位移由两端向中间减小,弯矩和剪力则由两端向中间增大,中间部分受力和变形保持一致;设计时应将端部两根抗滑桩的弯矩和剪力分别乘以1.35和1.2的承载力调整系数;桩锚整体式支护结构的最大位移比分离式结构小20%以上,最大弯矩小3%以上,最大剪力小6%以上;增大抗滑桩桩径,两类支护结构的位移和弯矩均减小;增大抗滑桩嵌固深度,两类支护结构的位移减小,但弯矩增大;冠梁尺寸增大可提高支护结构整体刚度和抗变形能力,但作用有限;增加锚杆数量、施加预应力均可显著减小抗滑桩的位移和弯矩,并改变位移和弯矩沿桩身的分布形态;以上参数变化对整体式支护结构的影响要远小于分离式支护结构。     

重力嵌岩式锚碇深基坑开挖施工技术

棋盘洲长江公路大桥主桥为(340+1 038+305)m钢箱梁悬索桥,北锚碇为重力式嵌岩锚,平面尺寸为61.5m×60.0m,总高42.0m。锚碇深基坑开挖采用机械、人工、爆破相结合的方法,松散土层、全风化岩石采用机械开挖,局部转角处采用人工开挖修整,强风化岩石层、中风化岩石和微风化岩石采用钻孔爆破。基坑形成后采用螺旋便道出渣,高峰期每昼夜可出渣2 300m^3。基坑防水分为坑外截水和坑内排水。边坡采用锚杆支护及挂网喷射C20混凝土的方法进行防护。在基坑关键位置布设位移监测点,各测点位移及其变化速率均未超过规范要求,基坑施工质量良好。