BFRPC与预应力钢绞线黏结-滑移本构模型

预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土BFRPC(Basalt Fiber Reactive Powder Concrete)之间的黏结性能，对预应力BFRPC桥梁结构的抗弯承载力、裂缝控制、刚度等性能具有显著影响。为了明晰预应力钢绞线与BFRPC之间的黏结-滑移失效过程，通过中心拉拔试验研究了钢绞线直径和黏结长度对预应力钢绞线与BFRPC之间黏结性能的影响。深入探讨了黏结应力-滑移曲线特征、黏结强度及影响因素；建立了BFRPC与预应力钢绞线的分段式双线型线性黏结应力-滑移本构关系模型；综合考虑钢绞线螺旋缠绕特征与旋转滑移失效模式，修正了预应力钢绞线与BFRPC的极限黏结强度计算模型。研究结果表明：对于相同直径的预应力钢绞线，黏结长度每增加100 mm,初始黏结应力下降15%～18%,极限黏结应力下降20%～23%;泊松效应会削弱混凝土和钢绞线之间的握裹力，使得黏结强度与钢绞线直径成反比；钢绞线与BFRPC的黏结-滑移本构关系模型可有效区分拉拔损伤的线性段和滑移段；建立的极限黏结强度修正模型精度良好，误差控制在理论计算控制线两侧±8%以内。     

京珠高速公路小甘段煤系地层路堑高边坡的治理

通过锚索现场破坏拉拔试验,确定煤系地层所能提供的单根锚索的锚固力,并提出提高锚固力的方法。     

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。     

路堑边坡预应力锚索锚固方法的优化

以开平至阳江高速公路K189＋200～＋360段边坡作为工程背景，将传统拉力型预应力锚索体系和压力分散型预应力锚索体系进行了对比，说明了压力分散型预应力锚索体系所具有的优点及其设计步骤。然后通过现场极限抗拔试验的资料来验证两种锚固体系对比的情况。     

路堑边坡预应力锚索锚固方法的优化

以开平至阳江高速公路k189 200~ 360段边坡作为工程背景,将传统拉力型预应力锚索体系和压力分散型预应力锚索体系进行了对比,说明了压力分散型预应力锚索体系所具有的优点及其设计步骤。然后通过现场极限抗拔试验的资料来验证2种锚固体系对比的情况。     

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。     

预应力锚索施工中的若干问题探讨

分析目前预应力锚索施工中的若干技术问题，如锚固段长度，压浆饱满度，拉拔试验，自由段摩阻，以及锚索在地下水发育地层中的使用问题，提出了自己的观战和解决问题的方法。     

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。     

压力型预应力锚索受力特性数值分析

当前大吨位锚固工程广泛采用压力型预应力锚索,其优良的受力特性可保证工程稳定性,但压力型预应力锚索受众多因素影响,设计计算理论尚不完善。根据山西吉河高速公路某边坡锚索框架梁支护工程,通过现场拉拔试验得出压力型锚索锚固体应力分布及破坏形式,由此推算出围岩与锚固体接触面力学参数,并在此基础上采用有限差分软件建立了压力型预应力锚索三维数值计算模型,分析了围岩和锚固体模量、孔径以及接触面刚度等主要因素对压力型预应力锚索受力特性的影响。结果表明:压力型锚索中锚固体混凝土的抗压强度可以得到充分发挥;锚固体与围岩接触面上的剪应力呈抛物线型分布,峰值位于距离承载板约40 cm处;随着锚固体和围岩刚度、锚孔直径及接触面剪切刚度的增大,接触面相对位移将得到控制;由钢绞线松弛造成的锚索预应力损失值会随之降低,支护效果得到有效提升。     

锚索锚固段剪应力分布模式探讨

基于对锚杆拉拔试验结果的实例分析,讨论了锚索锚固段剪应力沿长度的分布模式,得到了锚固段剪应力沿长度分布为在靠近锚固段顶端有最大值而其两侧逐渐减小的单峰曲线模式。     

海中洲隧道扩建中原隧道塌方的处理技术

目前国内尚无相应的基于改建或扩建既有老隧道的设计规范和规程作为设计方案之依据,在改扩建过程中如何制定合理、可靠的设计方案和施工方案,以海中洲城市隧道扩建过程为例,通过对原塌方区情况调查分析、研究,提出地表注浆锚杆加固、塌腔处理、塌腔回填等综合整治措施。总结出以下结论:1)对于老隧道改扩建工程,首先应熟悉老隧道情况,其次通过多种手段做详细的地质勘察,为系统性设计方案提供充分的依据;2)对于波及地表的土质浅埋隧道塌方处理,应综合考虑各种因素及相互关系,采用全面系统的整治方案;3)"稳固既有坍塌面,快速处理封闭成环"是防止原塌方规模进一步扩大的关键,对塌腔壁采用喷、网、锚、撑综合加固是行之有效的方法。     

锚杆抗拔强度模型准确性分析

锚杆与周围土体的极限黏结强度估算是锚杆设计的必要参数。现有规范基于锚杆与岩土体类型建议了极限黏结强度特征值取值范围，但该方法所隐含的模型不确定性未知，给锚杆设计带来潜在风险。鉴于此，利用文献收集大量实测锚杆抗拔数据，建立数据库；采用机器学习方法对数据集进行分类，以评估规范公式在不同影响因素下的模型准确性。研究发现：现行规范方法平均低估极限黏结强度约15%～50%，且预测精度离散性高，超过60%。基于数据分析引入模型校正因子，对规范公式进行校正。校正模型平均精度无偏，精度离散性中等。     

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...     

盾构隧道开挖面涌水对地表沉降及管片内力的影响分析

土压平衡盾构在高水压砂层中掘进时,施工措施不当会使开挖面发生涌水涌砂险情,进而引起较大的地表沉降,土体下沉会使得管片严重变形,威胁施工人员的生命安全。以武汉地铁7号线小东门至武昌火车站盾构区间为研究背景,通过建立精细化数值模型,考虑水土流固耦合作用,研究土压平衡盾构在砂土层中掘进时开挖面涌水对地表沉降及管片和螺栓内力的影响。结果表明:开挖面涌水量与地表沉降呈线性关系,与管片螺栓内力呈非线性增长关系,较大的涌水量使隧道拱顶处发生严重的挤压变形,进而引起管片破损及螺栓屈服。因此,当开挖面发生涌水涌砂险情时,为防止地表严重下沉及管片破损,应尽快采取紧急措施减小涌水量。     

多层桩锚支护深基坑开挖全过程数值模拟

为更直观地得到桩锚支护基坑在开挖过程中的变形和受力特征，并反馈于实际设计与施工，以珠海市某桩锚支护深基坑工程为例，基于有限差分软件FLAC3D建立精细化数值模型，计算分析各工况下基坑的变形和受力特性。分析结果表明：随着基坑开挖的进行，坑顶地表沉降量逐渐增大，最大地表沉降出现在距桩顶28 m的位置；坑顶地表沉降增速慢，表明预应力锚索的加入对于限制基坑变形具有较好的效果；锚索所需提供的抗拔力随开挖而逐渐增大，且第一级锚索所需提供的抗拔力最大，其次是第三级锚索；使用所建数值模型分析该基坑开挖过程是合理的，计算结果可为实际施工和设计提供参考。     

预应力锚索注浆体与岩石黏结界面抗剪强度试验

通过锚固在硬岩和软岩中的岩锚抗拔试验以及注浆体与岩石胶结面的直剪试验,分别得到了注浆体与锚孔孔壁、注浆体与岩石胶结面的黏结强度参数。试验结果表明:在岩石的整体性和均质性较好的情况下,注浆体与岩石之间的黏结强度主要取决于黏结面的粗糙程度;硬岩强度高,抵抗钻头横向冲击的能力强,成型后的锚孔孔壁较为光滑;软岩强度低,抵抗钻头横向冲击的能力弱,成型后的锚孔孔壁较为粗糙,这增强了软岩岩锚的锚固段在注浆体与岩石黏结面上的承载能力,降低了该界面发生脱黏破坏的几率。鉴于锚孔孔壁粗糙度对岩锚承载强度影响较大,建议在以后的锚固工程设计以及预应力锚固规范的修订时对上述现象进行合理的考虑。     

盾构隧道环向快速连接件力学性能试验研究

15 m级的大直径公路盾构隧道与10 m级超深覆土高内水压作用下的排水调蓄盾构隧洞对接头有高承载力的要求，为此开发新型环向快速连接件。该连接件具有拼装时间短、无需人工拧紧、拼装完成后的隧道真圆度高、管片错台与张开量小、防水性能高的优点。为研究连接件的结构形式、材料性能、连接件与锚筋之间的连接、连接件与混凝土管片之间力的传递，以650 mm厚的管片为原型，开展接头抗拉物理试验，并采用数值模拟的方法实现试验值与计算值的对比分析。主要结论如下： 1）本次试验所采用的铸铁连接件屈服承载能力为512 kN，满足试验指标要求。弹性阶段的承载力为400 kN，极限承载力为645 kN，可以应用于指导盾构隧道的设计。2）试验破坏发生在连接件本体部位，锚筋与连接件之间的连接设计合理可靠。试验终止时，4根锚筋的最大应力值为348 MPa，达到HRB400锚筋抗拉屈服强度的87%，接近其抗拉强度设计值360 MPa。3）连接件在轴心拉力作用下，其本体与锚筋的受力是不均匀的，在连接件设计中应考虑这种不均匀性，进行合理的优化设计。     

软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

为得到能真实反应软土地基大直径盾构隧道结构受力特点又能保证衬砌结构安全的设计模型,结合广州轨道交通4号线南延段大直径地铁盾构隧道结构现场实测结果,采用ANSYS软件研究适用于软土地基大直径盾构隧道衬砌结构设计的计算模型。基于反分析得到的设计模型,对水平侧压力系数、地基弹簧刚度、管片厚度、管片接头位置、管片分块数量等影响大直径盾构隧道衬砌结构受力特性的因素进行敏感性分析。结果表明： 1）采用地基弹簧模拟底部反力并通过调整弹簧的范围可得到既能真实反映衬砌结构受力特性又能保证结构安全性的计算模型; 2）衬砌结构受力对侧压力系数和管片厚度敏感,对地基刚度不敏感; 3）接头位置变化和管片分块数量主要影响布置地基弹簧范围内的管片受力。     

格构梁与预应力锚索复合结构的设计方法研究

格构梁与预应力锚索复合结构是近年来在边坡治理中推广应用的新型结构措施。根据WINKLER弹性地基梁理论解分析和三维有限元模拟结果，以及对锚索的计算分析，提出格构梁和预应力锚索的优化设计方案，格构梁与预应力锚索复合结构的设计步骤，并以工程实例加以说明。