输电线路裂隙岩体地基锚杆抗拔模型试验研究

针对输电线路工程中节理裂隙发育的岩石地基,根据相似理论设计了锚杆室内抗拔模型试验.试验采用正交试验设计方法,选取岩石弹模、锚杆埋深、浆体强度、裂隙角度和裂隙迹长5项参数作为影响因素,分别就各因素对岩石锚杆基础抗拔承载力的影响机理进行了试验研究.结果表明,上述5项因素中岩石弹模与锚杆埋深对抗拔承载力影响显著,且抗拔承载力与岩石弹模及锚杆埋深均成正相关变化关系,其他3项影响因素对岩石锚杆基础的抗拔承载力影响规律不明显.试验还表明,节理裂隙发育的岩石锚杆基础的破坏形式主要有滑移开裂破坏与滑移剪切破坏2种,并且得出了岩石锚杆的传力机制.     

非线性破坏准则下法向受力条形浅锚抗拔力上限计算方法

在上限定理、相关联流动法则基础上,根据非线性破坏准则对法向受力条形浅锚极限抗拔力上限进行计算,其方法是:通过"切线法"引进变量,把锚板上填土的非线性抗剪强度指标ct和φt作为变量参数,对锚板上部填土建立含有变量的速度场,根据外力功率与内部耗能相等原理获得极限抗拔力的目标函数与约束条件;基于MATLAB软件平台,利用"序列二次规划算法"对该问题进行优化求解.计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,计算结果与实际结果相符;非线性参数对锚板的极限抗拔力有重要影响,对非线性岩土体进行线性简化不利于正确评价抗拔基础的承载性能,恰当引入岩土体破坏准则的非线性更加符合工程实际;提高岩土抗剪强度,加大锚板埋深,提高锚板板面粗糙度和锚板倾斜埋置均有利于提高法向受力浅埋条锚基础抗拔承载力.     

端部包裹式扩体锚杆现场试验研究

端部包裹式扩体锚杆是一种通过调整预制囊袋大小,改变扩体段空间形态及几何尺寸进而满足工程中扩体锚杆设计承载能力的新型锚杆。结合实际工程介绍了一组新型锚杆的抗拔破坏试验情况,并与传统锚杆进行了对比,试验结果表明新型扩体锚杆通过高压注浆和囊袋膨压扩孔有效地解决了扩体锚固段注浆体的抗压强度低及尺寸偏小的问题,克服了传统锚杆在软弱土层中施工困难的缺点,通过调节预制囊袋的大小显著提升了扩体锚杆的抗拔承载力,现场试验成果及数据对研究新型扩体锚杆的受力机理及破坏模式提供了完整的资料,对扩体锚杆在工程实践中的推广及应用具有参考意义。     

岩石地基极限承载力的计算

针对岩石地基承载力问题,引入Hoek-Brown强度破坏准则,提出局部剪切破坏模式岩石地基承载力的计算表达式,基于极限平衡理论,建立破坏面上的静力平衡方程,推导出整体剪切破坏模式岩石地基承载力的计算公式.依据已有的成果假定空洞岩石地基顶板的冲切破坏体为一圆锥体,利用极限平衡法,得到了抗拉作用、抗剪作用及抗拉剪共同作用时下伏空洞地基极限承载力的计算表达式;并进一步通过模型试验验证了理论方法的合理性.结果表明:1)在计算完整岩石地基极限承载力时,采用整体剪切破坏模式得到的理论结果与实测结果较吻合;2)在计算空洞顶板极限承载力时,对比单独考虑冲切破坏面上的拉应力和剪应力作用得到的结果,考虑两者共同作用计算的结果更接近实测结果.     

砂土中水平锚板抗拔特性试验研究

运用改装的试验装置和数据采集系统,对锚板在砂土中的抗拔特性进行系统的试验研究。分析不同砂土密实度条件下锚板抗拔力和位移的关系曲线特征,研究不同埋深比下抗拔力、破坏系数和破坏位移的变化规律,并根据破坏力与破坏位移随埋深比的变化趋势得到不同密实状态下的临界埋深比。研究结果表明:砂土密实度对锚板的抗拔性能有非常大的影响,增加砂土的密实度可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,并显著减小锚板的位移变形;增加锚板的埋置深度同样可以大幅度提高锚板的抗拔承载力,但抗拔承载力的增加幅度受临界埋深比的限制,临界埋深比随密度增加有增大的趋势。以上试验结果可为建立锚板上拔预测模型提供参考依据。     

扩底楔形桩竖向抗拔承载力理论计算方法

基于极限平衡原理,建立竖向极限荷载下考虑桩型和土性的含未知参数的统一复合破坏面;根据最大最小值原理,确定破坏面函数中的未知参数及其表达式,从而计算得到极限承载力。通过针对扩底楔形桩和常规扩底桩模型试验结果的对比分析,验证本文所建立理论模型的准确性和可靠性,并分析桩型(如扩大头直径、楔形角等)和桩周土性(如凝聚力、内摩擦角等)等因素对扩底楔形桩竖向抗拔承载力特性的影响规律。研究结果表明,本文所建立的理论计算方法可以简单、有效地计算扩底楔形桩竖向极限抗拔承载力。     

螺旋锚垂直抗拔承载力室内试验研究

通过室内螺旋锚上拔模型试验，探讨了单节螺旋锚在砂土和粉土中的埋置深度和锚板直径对其上拔承载力的影响。提出了单节螺旋锚上拔破坏的模式及极限抗拔承载力的计算公式。经过比较，单节螺旋锚的极限抗拔承载力按本文中提出的公式计算，结果与试验实测值比较一致。     

浅埋圆形基础竖向地基承载力极限分析上限解

圆形基础是一种应用广泛的基础形式,而目前基础承载力研究主要集中在条形基础上,对圆形基础研究较少.针对现有圆形基础承载力求解方法中存在的问题,构建了多块体离散破坏模式,同时考虑土体自重、黏聚力及边载因素,求得竖向极限承载力的上限解表达式,并编制了最优化计算程序.将计算结果与已有的滑移线解、上限解、Hansen解以及工程实测资料进行广泛比较,证明该处计算浅埋圆形基础承载力的方法是更加准确合理的.然后根据计算结果分析了圆形基础地基滑裂面特性,发现由于同时考虑了土体重度,计算得到的地基滑裂面范围小于经典的对数螺旋滑裂面,滑裂面范围随内摩擦角的增大而增大,随重度增加而减小,随基础埋深的增大而增大.     

CS板内膨胀螺栓的抗拔与抗剪承载力试验

CS板是一种环保节能的结构构件，可用做围护结构和承载力构件．通过对埋置CS板中的膨胀螺栓进行拉拔试验和剪切试验，确定了CS板用膨胀螺栓做紧固件时抗拔与抗剪承载力的允许值，分析了混凝土面层厚度对承载力的影响．结果表明，承载力的允许值完全可以满足民用住宅的日常使用，并且混凝土面层厚度对承载力没有影响．根据极限状态下破坏特征，提出CS板内埋置膨胀螺栓的抗拔与抗剪承载力的理论计算公式，计算结果与承载力允许值吻合较好，可供工程设计参考．     

大直径扩底嵌岩桩抗拔承载性状试验与分析

为了了解大直径扩底嵌岩桩在高层建筑中的抗拔承载力及影响因素,以深圳某高度为660 m的超高层工程为背景,采用自平衡法对3根大直径扩底嵌岩抗拔桩进行加载试验。在试桩试验的基础上,建立了扩底抗拔嵌岩桩数值模型,并进行了三维有限差分数值计算及参数化分析,数值计算结果与试桩试验结果吻合较好,表明建立的模型可以较好的模拟大直径扩底嵌岩桩的抗拔工作特性。同时讨论并分析了大直径扩底嵌岩抗拔桩的桩身轴力、桩身等直径段和扩底处侧摩阻力的分布特征,研究了扩大头周围岩体弹性模量、扩径比和扩底高度对抗拔承载力的影响。结果表明,扩径比的增大对大直径嵌岩桩的抗拔承载力影响较大,扩大头周围岩体弹性模量和扩底高度的影响相对较小。     

矩形钢管-钢骨高强混凝土梁抗弯承载力计算

为了进一步研究钢管-钢骨高强混凝土构件抗弯承载力极限状态的力学性能,根据中和轴的位置不同,将破坏模式分为多种情况,采用改进的叠加方法计算了矩形钢管-钢骨混凝土受弯构件的正截面承载力,给出了工程中典型的破坏模式,即钢管受压、受拉区均屈服、钢骨受拉区屈服的承载力计算公式.该方法克服了简单叠加法和一般叠加法在计算上的明显缺陷,计算精度较高,得出的承载力计算公式可为工程应用提供理论参考.     

黏性土中倾斜荷载下抗拔桩的模型试验研究

为研究黏性土地基中抗拔桩在不同倾斜荷载情况下的承载机理,开展了抗拔桩室内模型承载试验.对比试验结果表明,抗拔桩承受倾斜荷载时,与竖向承载不同,呈现靠倾斜荷载一侧的桩周土体始终受压,而另一侧土体始终受拉的现象.达到极限时,仅靠荷载一侧桩周一定深度土体破坏,破坏区域在地表大致呈现扇形分布,其范围随荷载倾角增大而增大.此外,极限抗拔承载力随着倾角的增大而增大.在此基础上,依据破坏模式建立了倾斜荷载下抗拔桩的计算模型及桩周土体的破裂面方程,并基于单元体极限平衡分析得出了抗拔桩极限承载力计算公式.与试验结果对比表明,该方法计算值与实测值吻合较好.     

饱和黏土中倾斜圆形锚板承载力分析

采用三维弹塑性有限元方法计算并比较了均质饱和黏土中圆形锚板在不同埋深和上拔倾角下的承载力,阐明了埋深和倾角对锚板承载力的影响,并给出了倾斜圆形锚板承载力的简单计算公式.研究表明,倾角对浅埋锚板的承载力影响较大,当锚板处于深埋状态(大于7D),倾角对承载力的影响可以忽略;锚板承载力随埋深的增加而增加,当锚板埋深超过7D,锚板承载力不再变化;对于浅埋锚板,锚板边缘附近的应力要比其他部位高很多,这对工程设计非常重要;土的相对重量是影响锚板周围土体的流动机制和锚土分离的重要因素,当其介于5～7时,锚板与土将会分离.     

临坡抗拔条形锚板破坏模式及 极限承载力上限分析与试验验证

考虑土体材料的非线性特征,用非线性强度准则及其关联流动法则构造临坡条形锚板上拔时的机动许可速度场,并基于上限定理导出其曲线型破坏模式及抗拔承载力上限解.此后,借助DIC图像关联技术开展了一系列临近砂土边坡条形锚板的室内抗拔模型试验,得到了不同边坡角度及不同临坡比情况下条形锚板的抗拔承载力及上方土体破裂面发展模式.对比结果表明,临坡条形锚板的抗拔承载力与本文上限解计算结果误差在13％以内,土体破裂面模式也基本吻合,从而验证了本文理论解的合理性.最后,对抗拔条形锚板的临界临坡比进行了探讨,分析结果表明临界临坡比随埋置深度和初始黏聚力的增大而增大,随单轴抗拉强度的增大而减小.     

基于Meyerhof理论的临坡地基极限承载力简化分析方法

针对现有临坡地基承载力研究方法中采用竖向均布作用力代替基础埋深影响而不能充分考虑埋深内土体抗剪强度贡献的问题,引入Meyerhof理论.首先,基于临坡条形基础地基的工程特点,通过研究其破坏机理,构建出考虑临坡条形基础埋深内土体抗剪强度作用的单侧滑移破坏模式.然后,在此破坏模式研究基础上,基于Meyerhof理论求解基础埋深内土体抗剪强度影响作用的思路,通过引入刚体极限平衡分析方法,导出了能够反映临坡条形基础埋深内土体抗剪强度作用、基础距坡顶距离、基础两侧埋置深度不同以及基础两侧侧壁与土体摩擦作用影响的临坡条形基础地基极限承载力简化计算公式,较已有研究成果计算方法更简便,更具工程适用性.最后,通过工程实例计算分析并与现有研究分析方法对比分析,表明了本研究方法的可行性与合理性.     

表观粗糙度对灌浆土钉拉拔摩阻力的影响探究

钻孔灌浆土钉的抗拔承载力直接影响着边坡以及挡土墙等支挡结构的稳定与安全.抗拔承载力主要来自钉体与周围土体之间的摩阻力,而界面处的粗糙情况更是影响摩阻力的关键因素之一.以往的研究并未把粗糙度的概念引入到土钉拉拔研究中.本研究提出了一种具有工程可操作性的新型土钉模型,通过在钉体表面制作不同尺寸的偏直角三角形螺纹来改变钉体表面的粗糙度.通过定义一个更为合理的表观粗糙系数,并建立表观粗糙度系数与表观摩擦系数的关系,提出了考虑土体剪胀作用与土钉制作方式而产生的装配后应力,以及表观粗糙度参数的钻孔灌浆土钉拉拔承载力的计算模型.最后,通过有限元分析软件A B A Q U S模拟粗糙土钉的室内拉拔试验,系统地研究了表观粗糙度对土钉极限抗拔承载力的影响.通过数值模拟结果表明,在钉体表面制作规则螺纹,可以显著提升钉体极限抗拔承载力;土钉极限抗拔承载力与表观粗糙角并非是线性关系.     

输电线路基础抗拔承载力计算的简化剪切法

剪切法是计算输电线路基础抗拔承载力的重要方法,规程剪切法参数多,计算繁琐。基于剪切法简化计算模型,推导得到了输电线路基础抗拔承载力的简化剪切法计算公式,并通过与规程剪切法进行对比分析,得到如下结果：简化剪切法可以不用考虑基础复杂的几何形状,计算更为便捷;在基础临界埋深范围内,该文简化剪切法计算的基础抗拔承载力差异系数随基础埋深的增加而明显增加,随土体内摩擦角增加而明显减小;简化剪切法计算的基础抗拔承载力结果普遍略大于规程剪切法;简化剪切法与规程剪切法计算结果在非松散土体情况下吻合较好。     

钢-UHPC组合梁单钉连接件抗拔性能分析

为研究钢-UHPC组合梁单钉连接件的抗拔性能,通过6组UHPC中单钉连接件的拉拔试验和ANSYS软件数值计算,分析了栓钉直径、高度对抗拔承载力和破坏模式的影响.提出了钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力计算公式,得到了不同UHPC和栓钉强度下栓钉钉杆拉断和UHPC开裂2种典型破坏模式的高径比界限.结果表明,若高径比大于界限值,抗拔试件破坏时栓钉钉杆被拉断,UHPC板完好,属于延性破坏;若高径比小于界限值,试件为UHPC开裂破坏,栓钉脱出,UHPC冲切破坏面与竖直面的夹角约为43°,属于脆性破坏.钢-UHPC单钉连接件抗拔承载力公式的计算值略低于模拟值,相对误差小于10%.     

黄土中联合板索基础的抗拔承载力变化规律及其影响因素

 假设黄土为符合Mohr-Coulomb 屈服准则的理想弹塑性材料且锚板为刚性体, 采用有限差分模拟软件FLAC^3D建立三维数值模型, 利用接触面单元分析联合板索基础锚板上拔过程中黄土变形破坏机理, 研究了锚板抗拔承载力的变化规律及其影响因素。结果表明, 锚板的抗拔承载力随着锚板埋置深度的增加呈现近似线性增大, 但当埋深超过临界深度时锚板抗拔承载力趋于定值;增大锚板面积能够提高总承载力, 但单位面积承载力会下降;相同面积条件下, 圆形锚板抗拔承载力最大, 方形锚板次之, 矩形锚板抗拔承载力随着长宽比的增大而逐渐减小;锚板抗拔承载力随土体抗剪强度的增大而增大, 提升地基土体的抗剪强度指标(特别是黏聚力), 能够有效提高联合板索基础的抗拔承载力。     

桁架结构极限承载力分析的弹性模量缩减法

为提高桁架结构极限承载力分析的计算效率和精度,建立了一种基于基准体的弹性模量缩减法.在弹性模量缩减法基础上引入了代表失效模式的基准体概念,提出了以单元承载比大小为依据的基准体失效排序策略,并考虑桁架整体破坏和局部破坏极限状态时的失效模式特性,提出了基准体失效构件选取原则,建立了桁架基准体的识别方法;同时根据功能互等原理推导了用轴力表达的极限承载力计算方法,进而考虑基准体的影响,建立了桁架结构极限承载力分析的弹性模量缩减法.算例分析表明,本文方法具有良好的计算精度和效率.