渡槽重力式锚碇承载性能分析

根据某渡槽出口岸平衡锚碇的结构形式及其工程地质条件建立三维数值模型,研究岩体、预应力锚索和锚碇体的应力和变形的响应。结果表明:1)平衡锚碇受力范围大部分集中在锚碇体表面,传递至锚碇深部的最大主应力并不明显;2)在附加荷载作用下,锚碇整体表现为以前缘岩坎为支点,后部向上转动的变形模式,锚碇及其围岩的位移均处于毫米级别,其最大值约为13 mm,位移影响范围较小。     

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。     

预应力锚索框架梁在某多级边坡治理工程中的数值模拟

以贵州某高速公路多级边坡为例,采用FLAC3D软件构建三维计算模型,分析预应力锚索框架梁对多级边坡的支护效果及开挖对框架梁的受力影响。研究结果表明:当采用预应力锚索框架梁+抗滑桩对边坡进行防护后,边坡变形得到有效控制;坡面框架梁所承担的荷载随坡体开挖逐渐增加;第二级坡面框架梁较第三级、第四级坡面框架梁所受荷载大;边坡水平位移最大值出现在边坡的中下部,在开挖过程中应防范该处发生"鼓胀"破坏。     

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。     

压力分散型预应力锚索对边坡危岩体的加固效应分析

以宜(宾)-水(富)路K120 125剖面所在地段的边坡危岩体为研究对象,建立了压力分散型锚索三维非线性有限元计算模型,通过对加固前后危岩体的应力、位移及安全系数进行对比,揭示了坡面结构体-预应力锚索-岩质边坡相互作用效应,为类似边坡岩体工程危岩段预应力锚索布置提供了科学依据和指导意义。     

黄土边坡悬臂式与全埋式单桩抗滑桩现场模型试验

以陕北地区G65w高速公路沿线边坡中的单排抗滑桩为研究对象,在高速公路黄土边坡上进行了悬臂式与全埋式单桩抗滑桩现场缩尺模型试验。研究悬臂式和全埋式两种不同的埋设条件下,单桩抗滑桩在滑坡推力作用下受力变形至破坏过程,测定水平加荷过程中的桩顶水平、竖向位移值,桩侧土压力分布形式以及桩身弯矩。并以位移结果确定抗滑桩的受力变形阶段。试验结果表明:根据位移结果,将模型桩受力过程划分3个阶段,即抗滑桩未变形阶段、抗滑桩有效变形阶段、抗滑桩失效阶段,3个阶段的分界点分别为临界启动荷载和临界阻滑荷载。两类模型桩均属塑性开裂的破坏模式,其中悬臂式模型桩为塑性单铰开裂破坏,破坏点约为桩的2/3处。全埋式模型桩存在两个开裂破坏点,分别在桩身约1/3和1/2处。全埋式模型桩的临界阻滑荷载为89 kN,比悬臂式的临界阻滑荷载(83 kN)高出约7.2%,且全埋式模型桩有更长的有效变形阶段。试验结果可为黄土边坡中两种埋设方式的抗滑桩的设计计算和破坏预警提供试验支持。     

预应力锚索群锚锚固边坡均质岩体的室内模型试验研究

为研究预应力锚索群锚锚固实体均质岩体边坡的群锚效应及锚索的布置方案,针对预应力群锚锚索锚固后的边坡均质岩体进行了室内模型试验。根据多种群锚方案试件的试验结果,研究了预应力群锚锚索锚固均质岩体模型的强度变形特征。通过试验中不同间距群锚中的单锚对模型试件强度变形的不同影响,研究了模型试件中所体现出的群锚效应。最后得出了与群锚效应相关的可供工程参考的相关结论。     

红砂岩顺层岩质边坡开挖变形特性分析

红砂岩顺层岩体边坡由于胶结物质和风化程度的差异,其强度的变化较大,在开挖卸载、自重应力、爆破震动等作用下,极易发生变形破坏,影响边坡的施工进度。因此研究红砂岩顺层岩质边坡开挖变形特性十分有必要。以垄茶高速公路典型路堑边坡为依托,分析了红砂岩的物理力学性质,采用ADINA有限元软件计算开挖变形位移,将计算结果与开挖变形监测结果进行对比分析,所得计算位移量与实测位移量基本一致,验证了用ADINA中的Mohr-Coulomb材料模型计算红砂岩顺倾岩质边坡开挖变形位移的可靠性。     

路堑顺层边坡稳定性分析及支挡防护数值模拟研究

为研究含泥岩夹层顺层白云岩边坡的变形特征、稳定性及支挡防护,以某路堑边坡为例,基于midas GTS有限元软件进行了数值仿真计算,并结合现场观测分析边坡开挖及支挡防护后的坡体变形特征、应力状态、塑性区分布、抗滑桩受力特性,以及边坡加固后的稳定性状态。结果表明,研究边坡开挖至路基标高后,泥岩夹层出露,其破坏模式为平面滑动,稳定性系数为0.92,边坡不稳定,需做进一步支挡;边坡开挖后预应力锚索在坡体表面发生应力集中,且产生了良好的反向约束力,改善了坡体内部的应力分布;坡脚施加抗滑桩后与预应力锚索共同约束坡体,防止其沿泥岩夹层滑动,起到了良好的阻隔作用,且二者相结合后固脚强腰效果良好,确保了边坡整体稳定与局部稳定;经长期观测,边坡采用抗滑桩+框架锚索等多种结构综合治理具有良好的支护效果。     

压力分散型锚索在高边坡加固中的设计实践

边坡加固技术是工程界一直关注的重要课题,边坡开挖后坡体内应力调整和位移变化的复杂性,对加固技术有了新的要求,而在此方面国内起步较晚,且多数采用集中拉力型锚索对岩体实施预应力。经过大量试验结果表明,在破碎岩体中,当锚索长度大于8～10m后,拉力型锚索的承载力无法获取较高的锚固力,而压力分散型锚索的受力性能不仅合理,而且在这种地层中可以实现较大的承载力。文章在分析拉力型锚索与压力分散型锚索锚固机理的基础上,结合沪蓉西高速公路宜昌段魏家洲桥基边坡加固工程,介绍了压力分散型锚索的设计计算方法。     

隧道洞口高陡边坡稳定性分析及支护方案研究

以某隧道进口高陡边坡为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件,进行边坡稳定性和支护结构受力分析,研究边坡稳定性变化情况及支护方案的合理可行性。研究结果表明：支护结构较大程度地提高了边坡稳定性,坡体安全系数由1.08提高到1.25以上,边坡塑性区范围有所减小;计算所得的支护结构受力情况与实际较为一致,支护结构采用的锚索预应力、锚索锚固段长度、加固桩截面尺寸和桩间距等设计参数合理可行。     

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。     

盾构隧道纵向接头抗拉性能试验

盾构隧道纵向在受到如地震、纵向地层变形等因素影响时,可能发生环缝张开,使得纵向接头在受拉时更容易破坏。为研究大断面盾构隧道纵向斜螺栓接头在拉拔过程中的受力变形特征及破坏过程,采用自主研制的接头螺栓拉拔装置,开展了1：1接头足尺抗拉性能试验,分析了管片纵向接头在不同加载方式及荷载工况下,管片混凝土应力分布、螺栓应力分布及传递、结构声发射信息和接头最终破坏模式等特征。研究结果表明：斜螺栓纵向接头在拉拔过程中会对管片纵向接缝面及外表面的应力分布产生影响,对管片内表面的应力分布影响较小;纵向斜螺栓在顺向拉拔过程中,未能充分发挥其承载能力,而在垂直接缝面的拉拔过程中,螺栓与套筒、管片内部混凝土的破坏基本保持同步,可充分发挥其承载能力,与混凝土强度配合较好;螺栓拧进套筒的程度影响纵向接头的抗拉拔能力,拧进程度越大,螺栓与套筒的联结能力越强,越能发挥纵向接头的抗拉拔能力;结构最终破坏模式是螺栓、套筒及混凝土间的联结失效,破坏具有突发性,顺拔工况下,纵向接缝面会在孔口周围发生近外表面的锥体破坏,垂直拔工况下,套筒内部螺纹被挤压破坏,因此,可采取提高套筒强度、加强套筒周围配筋等措施以进一步改善纵向接头的整体性能。     

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。     

大吨位船舶撞击作用下秀山连岛大桥塔墩基础稳定性分析

以秀山大桥秀山侧主墩为依托,采用平洞勘察、岩体力学试验、岩体质量评价等手段综合研究岩体力学参数值;构建了索塔、桩基、地基数值模型,提出利用节点等效集中荷载模拟上部结构传递到基础荷载的方法,分析了万吨级船舶撞击下桩基础截面内力、位移以及地基塑性区分布。结果表明:采用等效荷载方法模拟基础受力是可行的; 10万吨级船舶撞击作用下,桥轴线两侧变形受力不对称,船撞一侧桩基除受水平作用外,还受到拉拔作用,但仍处于受压状态;两侧基础内力均小于允许值,地基基本处于弹性状态,仅局部强风化层存在塑性区,表明基础满足防撞要求。     

长期服役预应力锚索锈蚀状态检测试验与分析

拉力型无粘结预应力锚索是广东省山区高速公路应用十分广泛的一种边坡永久支护结构。在南方多雨湿热这一典型气候的影响下,锚索的长期耐久性能否满足工程设计和应用要求一直是困扰工程界的一大难题。以京港澳高速公路沿线服役14年的边坡预应力锚索为研究对象,结合现场开挖、锚索拉拔和室内试验等多种方法,对该类锚固结构的病害状况和锈蚀原因进行初步分析和讨论,以期为类似边坡锚固工程的设计和施工提供参考。     

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。     

震区岩质边坡动力特性及影响因素数值模拟研究

以理县至小金公路中的豹子嘴边坡为例,借助FLAC3D数值分析软件建立三维数值计算模型,分析不同岩土体性质、坡比、坡高及地震加速度下岩质边坡的动力响应及变形特性。结果表明,地震荷载作用下,该边坡最大永久位移约为6.26cm,基本处于稳定状态;坡面受力较均匀,但坡脚处应力集中,震区岩质边坡主要表现为圆弧形压-剪破坏;坡体主要呈现坡脚隆起、坡顶下沉、坡中前移的变形特性。据此建议采用SNS主动防护网及矮脚墙等措施对其进行防护加固。     

复杂应力条件下岩质高边坡稳定性分析

高陡边坡由于开挖范围大,揭露的岩层和岩体结构类型多,往往存在着较多的破坏和潜在破坏隐患,挖方边坡的破坏模式直接体现出山体斜坡岩体变形的结果。本文基于实际工程,利用ABAQUS软件建立了高边坡的数值模型,对复杂条件下高边坡的受力变形特性进行了研究,揭示了滑坡失稳过程,研究了边坡稳定性。     

不同钢桥面铺装粘结层材料性能研究

在高温下,钢桥面上下铺装层间的粘结层受到汽车荷载水平和垂直应力的作用而极易发生破坏而失效。采用直接剪切试验和拉拔试验对两种不同粘结层材料的性能进行了研究,并分析了影响粘结剂粘结效果的因素。