锚杆应力与影响参数之间的关系研究

为了研究锚杆承载力与其影响因素之间的关系,在一定的假设条件下,对常规拉拔实验物理模型建立了其相应的力学模型,并推导出锚杆的应力应变函数。然后,根据相应的试验结果,深入分析了相应的影响因素:锚固体材料结构参数、注浆体材料力学特性参数对锚杆承载力的影响,在此基础上推导了考虑上述因素的锚杆摩阻力和承载力的计算公式以及其他的一系列结论。     

锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固边坡可视化模型试验

基于透明土技术开展锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固边坡的可视化模型试验，并结合粒子图像测速技术，展现坡顶条形荷载作用下边坡的位移场演化及滑移破坏过程。研究结果表明：锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固边坡较无加固边坡，其极限承载力大幅提升，其滑面较无加固边坡的滑面加深很多。锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固推移式滑坡时，其受力机制为最上面的锚索首先发挥作用，在其拔出失效后，后面的锚索依次发挥作用直至拔出失效，同时边坡的稳定性逐步降低。目前基于极限平衡理论将所有锚索的极限抗拔力作为抗滑力分量计算得到的锚拉桩-锚索框架梁组合结构的稳定性偏于危险。建议验算锚拉桩-锚索框架梁组合结构加固推移式滑坡整体稳定性时，同时验算最上面锚索的稳定安全系数，使其满足工程所需的安全系数，由此保证整个加固边坡的稳定性。     

基于豆石混凝土的异型锚杆承载力试验研究

为了提高锚杆的承载力,采用小颗粒豆石混凝土替代水泥砂浆作为锚固剂,并在锚杆锚固段增加锚刺,进行了锚杆承载力拉拔试验,重点研究了异型锚杆承载力与锚刺层数、豆石混凝土强度、试块尺寸之间的关系。结果表明:改变锚杆杆体结构型式对提高其承载力效果显著,单层锚刺锚杆承载力是光杆的1.2~1.7倍;在锚刺强度一定条件下异型锚杆承载力与豆石混凝土强度呈非线性关系,但随着混凝土强度的增大承载力提升幅度越来越小;单层锚刺条件下,锚杆承载力随着试块尺寸增大而增大,说明锚刺强度一定时其承载力与混凝土厚度正相关。     

塑料胀壳式系列锚杆及其应用

松软破碎的巷道顶板在使用树脂锚杆支护时，极易造成粘结失效现象。为了解决这一问题，出现了一种具有强胀锚力的塑料胀壳式锚杆。这种铺杆是一种新型端头锚圃式锚杆，由高性能工程塑料制成的锚头与金属杆体组成。这种锚杆通过独特形式锚头和锚壳的紧密配合，可对锚杆孔壁施加很大的横向挤压力，使锚杆在大变形下应能保持较高的锚固力，特别适合有较大变形的各类软岩巷道支护。另外，采用不同类型锚头，可制成杆体可回收式、外锚内注式注浆锚杆和围岩深部基点位移计等几种不同用途的锚杆产品。     

考虑自由段受荷的锚杆变形和承载特性研究

针对锚杆端部的拉拔荷载由锚固段的锚固体和自由段的锚固体共同承受的特点,采用反映土锚界面抗剪强度衰减的双折线模型,基于荷载传递理论推导得到锚杆抗拔力与位移之间的解析关系式,工程实例计算结果验证了理论推导的正确性.计算结果表明:自由段受荷后对锚杆的刚度和承载力都有明显的提高,且随着自由段长度的增加,其承载力会有所提高,但锚杆整体刚度却在降低,因此在预应力锚杆的设计与施工中应合理地选择自由段长度.     

试油封隔器水力锚剪切强度及咬入套管深度分析

轴向载荷作用下,试油封隔器水力锚与套管咬合发生挤压变形,载荷越大,变形越大,严重时甚至导致水力锚剪切失效。为了解与套管咬合过程中试油封隔器水力锚剪切强度及咬入套管深度,根据水力锚结构特点,由能量守恒定律建立水力锚爪牙剪切应力公式、挤压应力公式和咬入套管深度公式,对比分析了常见规格水力锚爪牙咬入P110和TP140两种不同钢级套管的最大深度。算例分析表明,相同载荷作用下,水力锚爪牙所受挤压应力远大于剪切应力;水力锚爪牙与套管之间最大挤压应力和咬入套管最大深度是管柱内外压差的非线性函数;相同内外压差时,水力锚爪牙咬入P110套管时所产生的最大挤压应力比咬入同规格TP140套管时小的多;但咬入P110套管的深度却是咬入TP140套管的114%。     

芯材厚度及胞孔结构对闭孔泡沫铝三明治梁弯曲性能的影响

采用三点弯曲加载方式对闭孔泡沫铝和铝板胶合成的三明治梁力学性能进行了实验研究.通过实验分析不同的芯材厚度、弯曲加载跨距以及胞孔形状对三明治梁极限承载力以及结构失效模式的影响.结果表明:三明治梁的抗弯极限承载能力随着芯材厚度的增加而增加;结构的失效模式与加载跨距及芯材的厚度有关,失效模式主要有压痕、芯材与面板断裂、面板皱褶及脱黏等形式;规则形状的胞孔芯材与不规则形状的胞孔芯材构成的同样尺寸的三明治梁相比:前者的极限承载力更大,能量吸收能力更高.     

特高压交流套管尾部均压球结构优化研究

针对套管尾部均压球表面电场分布不均匀、容易发生电晕及绝缘介质击穿的问题,应用三维有限元法,对特高压交流套管的电位电场分布进行了仿真计算,得出套管尾部均压球表面的电场分布不均匀,上、下段弧面的场强较高,中间区域的场强较低.分析了均压球的结构参数对其表面电场分布的影响,并以此确定了均压球结构优化的目标函数.在此基础上,利用神经网络拟合了均压球结构参数与优化目标之间的关系,得到了均压球结构参数的最优解.通过对特高压交流变压器套管尾部均压球结构优化,均压球表面最大电场强度降低了20%,均压球表面电场分布更加均匀,提高了套管尾部闪络电压,且结构简单、易于生产.     

输电线路耐张线夹压接长度对其抗拉承载力及失效模式的影响分析

以NY-300/40压缩型耐张线夹为对象,建立了耐张线夹-导线系统的LS-DYNA三维有限元模型,模拟研究了标准压接长度(110 mm)时耐张线夹的拉伸受力性能并与试验结果进行了对比,验证了模型的正确性,在此基础上分析了钢锚与钢芯压接长度变化时耐张线夹的抗拉承载特点。研究表明,耐张线夹的握力主要来自于钢锚与钢芯的压接。标准压接情况下,耐张线夹的抗拉承载力能满足设计要求,而且由于压接长度足够,其失效方式是铝绞线断裂而非钢芯从钢锚中拉脱。当钢锚与钢芯压接长度不足时,随着压接长度的减小,耐张线夹的握力亦逐渐减小,虽然其握力绝对值减小幅度不大,但其破坏模式逐渐由铝绞线断裂转变为钢芯被从钢锚中拉脱,就本文的分析对象而言,破坏模式发生转变时钢芯与钢锚间的临界压接长度在50～60 mm。     

钢绞线热铸锚节点高温下抗拉性能试验研究

针对锌铜合金熔点较低（约460℃±10℃）、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各荷载比下的临界温度,可用于钢绞线热铸锚节点的抗火承载力验算与防火保护层厚度设计. 试验研究表明,温度低于200?℃时,破坏模式为钢绞线断裂;温度高于200?℃时,破坏模式通常为钢绞线滑脱. 温度为150~440?℃时,钢绞线热铸锚节点的极限抗拉承载力随温度升高而降低,287?℃、340?℃、392?℃和425?℃时的极限承载力分别为常温时的77.3%、39%、35.2%和10.5%.     

拉锚式支护结构水平位移影响因素的有限元分析

用有限单元计算方法对拉锚式支护结构进行分步开挖的模拟计算,分析支护结构的刚度、锚杆预应力及土结构接触界面的强度折减系数等对支护结构位移的影响.结果表明,及时有效地安装锚杆是控制地连墙位移的有效方法;适当增大支护结构刚度和锚杆预应力能减小墙体水平位移;增大土结构间的界面强度折减系数会使墙体水平偏移量逐渐减小,且这种影响有时是决定性的.     

预制板式无砟轨道界面脱层失效的数值模拟

将温度荷载简化为轨道板内的剪切荷载,分析了无砟轨道结构的层间界面破坏形式与粘结机理;基于黏聚力本构模型与水泥乳化沥青砂浆界面粘结力实验结果,建立预制板式无砟轨道结构界面有限元模型,研究剪切荷载作用下无砟轨道界面应力、界面粘结承载力、界面相对位移以及界面裂缝的演化规律.结果表明:界面剪应力与正应力纵向分布不均匀,在轨道板端部最大,且界面正应力使轨道板在端部竖向受拉;剪切荷载作用下,界面剪应力超过最大粘结强度,造成界面逐段破坏,界面最大粘结承载力为264.8 k N;轨道板相对于砂浆充填层的纵向位移随剪切荷载的增大而持续增大,最终界面出现纵向裂缝,而其竖向张开位移在界面纵向裂缝出现后反而逐渐闭合,界面发生剪切破坏导致无砟轨道结构脱层失效.     

锚杆加固机理的试验研究现状

从锚杆形状和灌浆体特性对锚杆抗拔承载力的影响,锚杆的倾斜角、节理面的粗糙度、锚杆长度及直径等加锚设计参数对加固效果的影响,锚杆加固对岩体的弹性模量、抗压强度、内摩擦角、凝聚力和渗透系数等岩体参数的影响3个方面介绍了国内外相关的试验研究成果,讨论了岩体锚固的试验研究中存在的问题及进一步的研究方向.     

端锚锚杆锚固质量检测最佳激发波的数值模拟

研究在检测端锚锚杆锚固质量时的最佳激发波. 针对一种特定型号的端锚锚杆进行数值模拟,确定了数值模拟中不同频率激发波下有限元模型网格的最佳尺寸,得到了针对该型号锚固锚杆质量检测的最佳激发波,在锚杆顶端可以看到清晰的上界面和底端反射波. 利用此最佳激发波对脱锚锚杆进行模拟,可以清楚地看到脱锚段的反射波. 因此,在工程上可以直接使用此最佳激发波对锚固锚杆进行锚固质量检测.      

特殊螺纹套管接头连接性能的安全可靠性分析

建立套管接头内、外螺纹牙啮合物理力学模型,依据螺纹啮合对变形协调方程和单个螺纹牙轴向弹性变形分析,推导出套管接头螺纹牙承载分布不均性规律及其法向接触力计算方程组,并利用有限元计算结果验证了螺纹牙受力解析值的可参考性.结合弹性力学理论和API偏梯形螺纹计算准则,根据可靠度理论建立特殊螺纹套管接头三种连接失效形式的极限状态方程,利用Monte Carlo方法对服从正态分布的螺纹各项加工参数进行抽样,统计得出套管接头发生连接失效的概率及其相应可靠度.计算结果表明:特殊螺纹套管接头各连接失效形式的可靠度由大到小排序为螺纹跳扣>管体屈服>螺纹牙剪切>接头抗拉.     

倾斜螺旋锚片锚杆上拔性能室内试验研究

螺旋锚片锚杆（简称螺旋锚）是一种利用深层土体抗力的锚固结构。笔者通过室内模型试验对螺旋锚的倾斜角度对其上拔承载力的影响及其上拔破坏机理进行了研究和探讨。根据试验结果，利用方差分析得到了一些结论     

充气锚杆加固砂土地基的研究进展

对充气锚杆的变形特性、承载特性及破坏形态进行了论述,总结了充气锚杆的一些力学规律:(1)充气压力越大,橡胶膜膨胀体体积就越大,膨胀体大致呈圆柱状。分析充气锚杆受力时,可将扩大头近似为等效圆柱体。向充气锚杆中高压注浆,能够有效地控制膨胀体的体积与形状,并为充气锚杆承载力的估算提供方便。(2)端部阻力与侧向阻力是充气锚杆扩大头极限承载力的主要组成部分,可用圆孔扩张理论更好地计算充气锚杆的端部阻力。(3)就充气锚杆的失效形态而言,多囊式充气锚杆与单囊充气锚杆相比,多囊式充气锚杆不会发生锚杆断裂破坏,因此,在实际砂土地基处理中,应优先选用多囊式充气锚杆。     

全长粘结式锚杆拉拔试验的数值实现

为实现土锚相互作用的数值模拟,研究全长粘结式锚杆拉拔工况下的受力变形特征,利用FLAC 3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拨性能的影响因素.结果表明:①接触面单元能较好地模拟土锚相互作用特征;②锚杆拉拔过程的峰值位移和极限拉拔力均与锚杆长度呈显著线性关系;③锚杆极限拉拔力与锚杆直径同样呈线性关系;④锚杆拉拔过程中,周围土体受到一定影响,其影响范围为:深度2L(L为锚杆长度),水平约1.5L.     

轴向承载力作用下非粘结柔性立管的侧向失效分析

利用非线性有限元方法研究柔性立管在轴向承载力作用下的失效特性,采用实体单元模拟柔性立管抗拉铠装层、强结构带层和外部聚合物层,并考虑材料非线性、几何大变形、接触和摩擦等非线性效应的影响,通过数值模拟分析了柔性立管抗拉铠装层的螺旋钢带数、摩擦系数和外部聚合物层厚度等因素对非粘结柔性立管的失效模式和轴向承载能力的影响.结果表明:与采用部分螺旋钢带的简化模型相比,在抗拉铠装层采用全螺旋钢带数目的模型的失效过程更为复杂,其轴向承载力出现了多个峰值;摩擦系数对立管失效模式的影响很大,摩擦系数较小时立管为侧向失效,摩擦系数较大时立管为径向失效;外部聚合物层厚度对立管侧向失效时的最大轴向承载力影响有限.     

框架结构典型梁柱节点的抗连续倒塌性能

建立精细化有限元模型,得到了传统栓焊(WUFB)节点、盖板式(WCPF)和狗骨式(RBS)节点在连续倒塌过程中的失效过程,并从能量角度推导了3种节点的动力响应.结果表明:盖板式节点的转动刚度大、拉结能力强,梁机制和悬链线机制承载力均很高,结构的吸能能力好,抗连续倒塌性能优越;狗骨式节点的转动能力强,结构的悬链线效应和吸能能力提高,但结构的外力功增大,抗连续倒塌承载力略有降低.梁柱节点在连续倒塌工况中和地震作用下的受力状态差异大,连续倒塌工况下节点的极限转角远高于节点在地震作用下的转动能力.