预应力锚索张拉方式对预应力损失影响探究

预应力锚索结构的预应力损失问题已成为锚固工程界广泛关注的课题,为了研究张拉方式对岩土锚索结构预应力损失的影响,在总结影响预应力损失因素、机理的基础上,通过预应力锚索现场张拉试验,对比分析了预应力锚索在多循环加卸载和单循环加卸载两种加卸载方式下的荷载-位移曲线,得出了两种张拉方式下锚固段岩土体产生的弹性位移和塑性位移。基于塑性位移量计算出了相应的预应力损失值,在此基础上,评价了张拉方式对预应力锚索结构预应力损失的影响。研究表明:两种加卸载方式产生的平均弹性位移量基本一致,但多循环试验产生的塑性位移比单循环试验产生的塑性位移大9.1 mm,占单循环加卸载试验平均塑性位移量的36.1%,说明经过多循环张拉,锚索锚固段岩土体中存在的大量节理、裂隙,在反复循环荷载作用下在短时间被不断压密,起到加速蠕变作用,提前消除了11.3%的由于锚固段岩土体蠕变造成的预应力损失。建议对于地质情况较复杂、节理较发育的工程,在锚索张拉锁定时尽量采用多循环张拉方式,将有助于减小预应力损失,获得更好的长期锚固效果,降低预应力锚索工程安全风险,提高锚索工程的技术经济和社会效益。     

预应力锚索锚固段应力有限元分析

目前,在边坡工程中大量使用预应力锚索,锚固段是锚索结构受力的主要部分,锚固段在荷载作用下的应力分布和破坏特性还存在较多模糊认识。通过有限元方法对锚固段进行应力分析后得出锚索锚固段的应力分布特性,提出锚索有效锚固段长度应根据砂浆与岩层间的抗剪强度来确定,并应包括在自由段附近出现的局部屈服区或破坏区的长度。     

大跨隧道预应力锚索承载力提升技术研究——以京张高铁八达岭长城站为例

为解决大跨度隧道常规预应力锚索承载力不足的难题，采用理论分析和现场试验对提升预应力锚索抗拔承载力的方法进行研究，提出增加锚固节和高压注浆2种提升预应力锚索抗拔承载力的方法和配套施工工艺。研究结果表明： 影响预应力锚索抗拔承载力的主要因素为锚固段注浆体与筋体抗拔承载力及注浆体与地层间的抗拔承载力，通过增加锚固节和高压注浆工艺，可显著提升预应力锚索抗拔承载力，缩减工期，降低成本，确保锚索张拉力达到设计要求，具有较高的技术经济效益。     

锚固段穿越双地层拉力型锚索拉拔力学模型及应用

预应力锚索灌浆体与周围岩土体结合面的极限黏结强度是预应力锚索设计优化的基础参数，然而该参数的取值目前还严重依赖于经验，尤其对于锚固段穿越双地层的工况。此外，预应力锚索现场拉拔试验只是被用来验证初步设计方案是否满足极限承载力要求，并未与设计方案优化建立定量联系。基于对拉力型预应力锚索工作状态作出的合理化假设，建立了适用于锚固段穿越双地层的拉力型预应力锚索拉拔传力机理力学模型，即弹簧-粘片力学模型。该模型给出了锚索锚固段剪应力状态处于不同阶段时的锚固段剪应力分布函数、拉拔力上下限以及拉拔力-始端位移理论关系式。通过将弹簧-粘片力学模型与现场拉拔试验相结合，提出了一种适用于锚固段穿越双地层的预应力锚索极限黏结强度的半解析预测方法。通过与实际工程中的预应力锚索现场拉拔试验成果及三维有限差分数值分析的对比，验证了该预测方法的有效性及其在预应力锚索设计优化中的应用性。研究结果表明：采用所提出的半解析预测方法确定锚固段穿越双地层的预应力锚索极限黏结强度时，只需开展一组现场拉拔试验，从而克服了仅依靠现场拉拔试验获取双地层中极限黏结强度时需开展至少2组现场拉拔试验的缺点，可大幅节约工程造价且有效缩短了工期，具有较好的工程应用前景。     

京珠高速公路粤境段不同地层边坡的预应力锚索锚固力及锚固效果

根据对京珠高速公路粤境段路摆高边坡预应力锚索加固地段的设计进行的调查，介绍几种地层条件下，锚索的加固效果和地层所所提供的锚固力，为预应力锚索设计选取合理的参数提供科学依据。     

路堑边坡预应力锚索框架梁底地基反力现场测试研究

结合梅河高速公路路堑边坡的预应力锚索框架梁试验工点，分别对预应力锚索框架梁土质边坡和岩质边坡的地基反力进行了现场测试研究。通过计算和测试分析对比，得出了梁底反力沿梁长的分布规律，其在一定锚固预应力作用下，对于土质边坡，梁底反力沿梁长呈现接近“马鞍形”分布，对于岩质边坡，梁底反力沿梁长更接近于“抛物线”分布。     

预应力锚索锚固效应动态模型试验

为了解既有列车振动荷载对锚索预应力损失、地表沉降及桩体水平位移的影响,以京石高铁石家庄六线隧道明挖深大基坑桩、锚围护结构为工程背景,根据相似关系,试验确定了土体-桩锚系统模型试验材料;针对列车振动荷载特点,开展了基坑开挖完成后连续振动162 d（相似关系）的模型试验,分析了振动频率分别为8.282,13.801,20.704 Hz时锚索预应力的损失规律、地表沉降、桩体水平位移以及锚索预应力随锚固深度变化的特点。试验结果表明：随着振动频率（列车行车速度）的增加,锚索预应力损失率、最终地表沉降值和桩体水平位移均大幅增加; 8.282 Hz频率（行车速度120 km·h^-1） 下振动28 d,锚索预应力平均损失率为2%;13.801 Hz频率 （行车速度200 km·h^-1） 下振动53 d,锚索预应力平均损失率为8%;20.704 Hz频率（行车速度300 km·h^-1）下振动53 d,锚索预应力平均损失率高达23%;锚固段锚索应力沿锚索锚固深度呈喇叭状开口递减趋势,接近锚固段底部时,其应力几乎为0。通过动态模型试验,掌握了列车振动荷载作用下锚索预应力随时间的损失规律,对临近铁路深大基坑锚索设计与施工具有理论指导意义。     

公路锚索桩板墙锚固桩承载力施工措施与研究

锚索桩板墙高效的结合了岩土锚固技术与传统支挡结构的优势，能有效降低施工成本，提高施工效率，在山区高速公路高填方路基中应用广泛。锚索桩板墙锚固桩的承载力是影响整个预应力锚索桩板墙支挡效果的关键因素之一。基于桩土体系的荷载传递规律，文章介绍了公路工程锚索桩板墙锚固桩的承载能力计算模式，总结了锚固桩的锚固承载能力影响因素，结合实际工程特定地质条件下锚索桩板墙人工挖孔锚固桩的施工工艺与质量控制，提出了基于锚固桩尺寸、基于桩身强度的施工质量控制措施。研究成果对公路工程锚索桩板墙人工挖孔锚固桩施工质量的控制及承载能力的研究具有一定的借鉴。     

软土堤岸支护锚索预应力损失特征研究

预应力锚索已广泛应用于岩土支护工程中,但对于其在锚固后的预应力损失问题研究较少,特别是对软土中锚索张拉锁定后及后续工况影响下的预应力损失研究更鲜有报道。通过现场试验对软土堤岸支护工程中锚索预应力变化进行全程监测,研究与对比分析了锚索在张拉锁定、土体开挖和土体堆载后的预应力损失特征。结果表明,土体蠕变与钢绞线松弛是引起软土中锚索预应力损失的主要原因;锚索在锁定后30天预应力损失趋于稳定,预应力损失为10.5%;后续工况中的土体开挖与土体堆载对预应力锚索的影响作用相当于对张拉锁定后的锚索预应力损失进行荷载补偿张拉,经荷载补偿张拉后,锚索预应力初始值越大,预应力损失量越小。     

边坡预应力锚固参数的优化设计方法

在岩土边坡工程中,通常采用预应力锚索(杆)加固不稳定边坡以改善其稳定性。然而,在工程实践中,为了确保工程的安全度,对边坡预应力锚固的设计大多过于保守,造成了极大的投资浪费,预应力锚固作用机理及设计理论方法还有待于深入研究。根据对岩体强度、工程安全等级和结构面特征等影响边坡预应力锚固参数的因素分析,分别讨论了锚固角、内锚固长度、锚索布置形式及锚孔间距的优化设计方法,并结合工程实例分析了该优化设计方法的合理性。     

预应力混凝土箱梁锚下局部应力分析

在结构构件的端部和其他布置锚具的地方,巨大的预压力将通过锚具及其下面积不大的垫板传递给混凝土。从而造成锚具下的混凝土将承受着很大的局部应力,因此有必要对锚具下的混凝土进行局部承压强度和抗裂性计算。该文通过对珠江特大桥张拉预应力过程中局部应力变化的模拟分析与现场测试,验证其是否满足局部承载能力要求,以及探讨如何建立合理的有限元模型来对结构进行局部仿真分析。     

围岩侧限对自膨胀锚杆性能影响效应研究

大掺量膨胀剂水泥浆作为锚固体的新型自膨胀高强预压锚固技术可显著提升锚杆抗拔力,为研究该技术在围岩侧限条件下的锚固性能,研发了模拟地应力条件下岩体锚固的装置及方法,并开展了不同围岩侧限等级、不同膨胀剂掺量条件下锚固体膨胀应力实时监测及拉拔试验,分析了膨胀应力演化规律、锚固破坏形态及抗拔力提升机理、锚杆界面力学特性及锚固系统破坏耗能规律。结果表明:①内界面应力存在随时间的损失效应,损失率随掺量呈线性递减的关系;定义了协同应力,指出内界面应力峰值与协同应力峰值存在滞后时差,并从应力传递的角度解释了其力学机制。②拉拔过程中微扩头"卡"在锚孔内并不断上移形成了该锚固体系独特的"荷载平台效应",极大提升了锚固系统的延性及破坏极限耗能值,并绘制了该效应的力学机制图;建立了自膨胀锚杆的极限抗拔力预测模型,指出初始侧限应力值对极限抗拔力呈指数式影响,表明在工程运用中侧限约束强的围岩能大幅提升锚杆极限抗拔力。③引入自膨胀影响系数λ、围岩侧限影响系数k,建立了自膨胀锚固体系的锚杆界面力学公式及能量方程,并结合算例验证了公式的可行性;得出0.7 MPa初始侧限应力条件下,ω=30%的锚固极限抗拔力较普通锚固提升了2.38倍,锚杆峰前位移量提高了1.08倍,锚固系统峰前耗能值提升了6.34倍。     

预应力混凝土箱梁锚下局部应力分析

在大吨位预应力束的作用下,锚下混凝土受力特征复杂,锚固区的安全性和抗裂性是结构设计的关键部分。运用Ansys对腹板锚固区的局部应力特征进行研究,并对张拉腹板束出现的斜裂缝进行原因分析。     

钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景,介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍,具有足够的安全储备。     

佛山平胜大桥钢锚箱简化模型分析研究

自锚式悬索桥索梁锚固区域结构复杂,容易产生应力集中,研究锚固区域在索作用下的应力大小、分布是十分重要的。该文针对某市市内的自锚式悬索桥吊杆锚箱进行了足尺模型试验,利用了材料力学理论及ANSYS有限元进行简化模型的对比分析,进一步分析了索梁锚固区的应力状态、分布情况和传力途径,对自锚式悬索桥锚箱设计和施工具有一定指导意义。     

琴桥桥塔拉索锚下锚固区局部应力分析

大连开发区琴桥是1座主跨度112m的独塔竖琴式单索面单背索斜拉桥,该桥主塔结构形式独特,背索的索塔锚固区受力复杂。采用ANSYS程序中的空间块体单元,对该桥塔背索锚固区下的区域进行局部应力分析计算,并通过光弹模型试验,与计算结果进行对比分析,为设计提供依据,对同类型的桥梁设计有一定的设计参考价值。     

矮寨特大悬索桥重力锚大体积混凝土向下泵送技术研究

矮寨特大悬索桥重力式锚碇采取泵送混凝土浇筑,混凝土拌和站高于锚碇基坑达60 m,水平距离150 m.主要介绍解决大落差的大体积混凝土向下泵送技术难题的成功经验.     

大桥隧道锚碇三维粘弹塑性数值模拟

为了解某大桥隧道锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及时效特性,采用三维显式有限差分软件FLAC^3D对该大桥隧道锚碇系统进行三维粘弹塑性数值模拟。根据地质资料以及混凝土锚碇结构尺寸,建立隧道锚碇的三维计算模型,对岩体与锚碇之间的相互作用以及锚碇结构在长期荷载作用下的破坏模式进行研究,分析了由于施工开挖引起的锚碇和隧道围岩的位移及其应力变化。分析结果表明：当考虑岩体的流变力学特性后,在设计荷载作用下,锚碇和隧道围岩的变形均有所增加;与弹塑性计算结果比较,施加荷载后经流变分析得到的隧道顶拱和底板的切向应力有所降低,拉应力的量值及拉应力区的范围减小,塑性区体积进一步扩大。     

独塔斜拉桥塔索锚固区空间应力分析

以某独塔斜拉桥为研究背景,建立空间有限元实体模型,研究桥塔在不同荷载工况下塔索锚固区的空间应力情况,重点研究塔索锚固区在不同荷载工况下结构受力情况和作用机理。经过对比分析,在增加环向预应力的基础上可以有效降低塔身截面拉、压应力,改善结构受力状态。     

重庆两江大桥钢绞线斜拉索锚具结构静强度分析

针对重庆两江大桥采用的国内最大规格钢绞线斜拉索锚具的2种结构方案,利用大型有限元分析软件ANSYS对其结构中可能存在的薄弱环节进行静力分析,包括在张拉工况下张拉相关结构的静力分析和锚具的静力分析。通过对2种方案力学性能的校核、对比,获得较优方案。