考虑土体变形与界面剪切耦合作用锚杆拉拔响应

针对土层锚杆在拉拔荷载作用下的轴向变形问题,考虑锚杆周边土体变形与锚-土界面剪切的耦合作用,建立了表征锚杆锚固体荷载传递机理的有限差分物理模型。通过数值编程求解该模型,获得了不同拉拔荷载水平下的锚杆轴向变形和土体剪切变形的解答,从而明确了锚固体在拉拔过程中荷载变形曲线和沿杆体长度方向的轴力分布规律。方法与荷载传递方法和剪切位移法等对某实际工程中灌浆锚杆案例进行分析,将各方法所获解答与实测数据进行了对比分析。结果表明:考虑土体变形与界面剪切耦合的模型可以获得与实测数据更为吻合的荷载位移曲线和轴力分布,验证了该模型的优越性和准确性。     

全长黏结GFRP抗浮锚杆拉拔特性分析

通过非线性有限元软件ABAQUS中的Cohesive黏结单元模拟锚杆杆体-灌浆体界面、灌浆体-周围岩体界面之间的接触,建立玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆杆体-基岩的轴对称数值计算模型,探究全长黏结GFRP抗浮锚杆的拉拔特征和变形规律。研究结果表明:本文建立的有限元模型能够较好地反映GFRP抗浮锚杆的荷载-位移关系、轴应力及剪应力沿锚固深度的分布规律。随着拉拔荷载的增加,灌浆体的应力逐渐增大并沿锚固深度向下传递,灌浆体应力的影响范围也逐渐扩大;周围岩体的应力持续增大,GFRP抗浮锚杆对周围岩体的横向作用范围也相应增大。锚筋弹性模量越小,轴应力与剪应力传递深度越浅;GFRP锚杆轴应力的衰减速率比钢筋抗浮锚杆的衰减速率快。随着GFRP抗浮锚杆的锚固长度的增加,轴应力衰减速率加快,轴应力传递深度减小,剪应力峰值点与地表的距离增大,剪应力峰值和传递深度变小。     

全长注浆锚杆布设方式对边坡稳定性的影响分析

为了分析锚杆倾角、布设位置和布设形式对边坡稳定性的影响,通过FLAC3D建立数值计算模型,利用双弹簧cable单元建立锚杆系统,计算边坡安全系数以及锚杆的力学响应。表明:(1)锚固边坡存在最优锚固角,其随锚杆长度的增加而逐渐增大;锚杆倾角超过最优锚固角后,边坡的安全系数与锚杆倾角符合线性关系;锚杆轴力沿杆体呈先增大后减小的趋势,最大值出现在杆体中间;(2)随着锚杆布设位置的下移,边坡安全系数呈先增大后减小的趋势,当锚杆布设在坡面中下部时得到的安全系数最大;(3)下排锚杆对安全系数的影响较大;长短相间锚杆破坏了原始滑动面的连续性,改变滑动面形状和位置,引起不同的加固效应。     

加载速率对锚杆及其锚固效应影响的实验研究

研究加载速率对锚杆及其锚固效应意义重大.对金属锚杆杆体进行了不同加载速率的室内拉伸实验,并用PFC2D颗粒流软件模拟加载速率对锚固效应的影响.结果表明：锚杆杆体强度随加载速率的增加而增大,有效检测锚杆杆体强度的加载速率应在0.5 mm/s左右;拉拔荷载随加载速率的增加而增大,且锚固体的破坏拉拔荷载与加载速率为线性关系,有效测试拉拔力的加载速率为10 mm/s;随着加载速率的增加,破坏形态最终会向锚杆拔出及产生大范围破碎区转变;根据加载速率对锚固强度的影响,可将其分为弱影响范围（v＜ 10 mm/s）、中等影响范围（10 ＜v＜ 100 mm/s）和强影响范围（v＞100 mm/s）,强影响范围内加载速率对轴应力及剪应力大小有着明显影响,易造成锚固段上部应力严重集中.     

土工格栅拉拔试验及筋材受力特性分析

为了研究土工格栅的筋土界面作用特性与受力变形特征,利用自行研发的土工合成材料拉拔试验装置,对土工格栅进行不同竖向荷载的室内拉拔试验,分析格栅不同嵌固长度处的位移及应变特性,以揭示筋土相互作用的受力机理。结果表明,随着拉拔力的增加,土中格栅受力沿着嵌固长度方向发展,格栅前部分的应变持续明显增大;拉拔力沿格栅嵌固长度对周围土体的影响减少减弱,格栅嵌固长度越大,其相对位移与格栅应变越小;随着竖向荷载的增加,土工格栅的应变总趋势是变小;在拉拔力相对较小时,25 k Pa、50 k Pa和75 k Pa竖向荷载作用下格栅应变发展趋势相近,但随着拉拔力的变大,格栅受到土体摩擦力沿嵌固长度扩展,嵌固长度越大格栅后半段变形越少,末段格栅受力越小。     

玻璃纤维锚杆在基坑支护中的应力分布规律

为深入研究玻璃纤维锚杆(GFRP锚杆)代替传统钢筋锚杆作为支护结构应用于基坑工程的可行性,本文通过现场拉拔试验探究了GFRP锚杆应力沿杆体的分布规律,通过有限元分析研究了不同参数的影响规律,并为提高GFRP锚杆在基坑工程应用的可行性,进一步探讨了常见锚具失效的机理,开发设计了新型锚杆锚具。结果表明：GFRP锚杆在拉拔过程中,轴力沿锚杆杆体呈指数型衰减,最后趋近于零,存在一个临界锚固深度,大部分轴力作用范围为0~4m左右;剪应力分布具有峰值点,大致位于离端口0.5m处,最大剪应力峰值为2.27MPa,剪应力发挥的主要区间在0.5m~3.5m范围内;轴力分布范围扩大的速率远小于拉拔荷载增加的速率,当荷载增加到极限荷载的50%时,应力分布范围趋近于最大传递距离;上覆压力变化对锚杆轴力传递范围没有明显影响;当粘聚力和内摩擦角增加到一定值时,对锚杆轴力影响开始下降;新型GFRP锚具能有助于GFRP锚杆发挥出其强抗拉特性,具有良好的工程应用价值。     

可回收式锚杆拉拔试验的数值模拟与影响因素分析

为了分析影响可回收式锚杆抗拔力的因素,在对可回收式锚杆现场拉拔试验研究的基础上,建立可回收式锚杆三维有限元模型.通过数值模拟分析,探讨可回收式锚杆的受力机理和破坏形式,得到可回收式锚杆的锚固体与周围土体之间的界面剪应力分布和传递规律.分析表明,可回收式锚杆的破坏主要是由于锚固体与周围土体之间的界面剪应力大于界面粘结力而引起的,而且界面剪应力分布不仅与外荷载、锚固长度和锚固体半径有关,锚固体也存在着临界长度和临界半径.     

锚杆自由段对潜在滑移面的影响机制分析

锚杆自由段对基坑潜在滑移面位置及形状的影响不容忽视。基于典型工程实例,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,通过固定锚杆预应力水平及锚固段长度不变,仅改变自由段长度研究滑移面的变化规律并探讨滑移机制。研究结果表明:随着自由段长度的逐渐增大,(1)锚杆尾端的塑性区逐渐变弱,坡脚以下区域的塑性变形增强;(2)基坑滑移面先是朝着坑外移动,而后发生突变,迅速向坑内迁移直至临坡面;(3)预应力损失逐渐变小,围压的增加能够增大锚杆与周围土体之间的摩阻力,但达到一定程度后,对摩阻力的影响不大。研究结论对于预应力锚杆复合土钉支护结构的稳定性分析及优化性设计具有较大的指导意义。     

多界面复合锚杆荷载传递机制的数值模拟

采用Abaqus对复合锚杆拉拔试验进行模拟,针对复合锚杆的破坏形式多为界面破坏,应用改进的Cohesive单元对复合锚杆4种界面材料进行模拟,并建立轴对称弹塑性有限元模型对复合锚杆的拉拔试验进行分析.研究成果主要包括:①钢绞线轴向应力及界面剪应力均服从指数分布,且随着荷载的增大,锚杆近端的握裹力被克服,剪应力峰值向后转移.②南竹-复合材料、南竹-水泥砂浆界面剪应力峰值随着主控面剪应力峰值的转移而转移.③南竹管材受周围刚度较大的复合材料及水泥砂浆的约束,其轴向应力峰值分布在南竹的中部.④水泥砂浆-土体界面因边界条件不同于其他界面,其剪应力沿锚杆轴向从近端至远端不断增大.数值模拟结果与现场试验测量结果符合较好,验证了该数值方法的有效性.     

深基坑预应力锚杆锚固段应力分布规律与应用

基于凯尔文问题的位移解,推导了用于深基坑支护中的预应力锚杆锚固段剪应力与轴力的分布规律.对岩体与土体两种不同介质条件下预应力锚杆的受力分析表明,不同岩土体介质条件下,预应力锚杆破坏方式不同,要以最薄弱环节作为锚杆设计控制标准;锚杆剪应力沿锚固段呈对数螺旋曲线型分布,最大剪应力往往发生靠近锚固段初始位置处;锚杆轴力沿锚固段逐渐衰减,单纯通过提高锚固段长度来增加锚杆的极限拉拔力有一定的限度.通过对一工程实例的理论与试验对比分析,其弹性范围内的理论解与试验数据基本相吻合,从而为预应力锚杆的设计提供了理论依据.     

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.     

黏性土中微型桩抗压和抗拔现场试验

为了更好地研究一种新的施工工艺下微型桩的承载性状,选用两根微型桩做现场静栽试验,每根桩中12个振弦式钢筋应力计被均匀布置于微型桩中．通过静载试验的结果发现,微型桩在承受抗压及抗拔时最终呈刺入破坏或桩身被拔出．土层性状和桩土相对位移对微型桩侧阻的发挥有很大关系,桩身侧阻随桩土相对位移变化呈应变硬化关系．不同土层及同一土层受力状态不同时,桩的临界侧阻和临界位移各不相同．通过将微型桩实测单位侧阻与静力触探试验结果对比分析发现,抗压时实测单位侧阻为静力触探试验的锥尖侧阻平均值的0．57—0．99倍,抗拔时实测单位侧阻为静力触探试验的锥尖侧阻平均值的0．37～0．72倍．抗压桩实测单位锥尖端阻为静力触探试验结果的0.38倍．     

开切双卸压槽井壁与表土共同作用的力学特性

利用ANSYS分析软件对开切双卸压槽井壁与表土共同作用的受力机理进行了分析。通过计算可知,开切单卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为38.6%左右,开切双卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为59.5%左右。由此可见,开切双卸压槽极大地改善了内层井壁的受力状况。内层井壁开切双卸压槽后,当地表再次下沉且下沉量小于卸压槽的允许压缩量时,井筒内、外壁和地层变形协调,内层井壁上的竖向应力以及外壁上的竖向摩擦力均没有急剧变化。     

机械式选换档软轴试验标准分析

在介绍国际优秀汽车企业所使用的机械式选换档软轴标准的基本内容和发展概况的基础上,结合我国目前所采用的机械式选换档软轴在试验检测时所使用的标准,指出国内所采用的机械式选换档软轴实验标准中的拉脱力试验,寿命试验,高低温试验,效率试验以及密封性试验等的不足之处,提出改进建议。     

基于Hoek-Brown经验强度的滑移线理论体系

摘要滑移线理论是求解地基极限承载力、挡土墙土压力的理论基础,是以Mohr-Coulomb屈服准则建立的.本文考虑岩体的非线性破坏特性,参考Serrao的研究成果,基于Hoek-Brown经验强度,完善了适于完整、软弱、破碎等均质岩体的滑移线理论,从而为滑移线法求解岩基极限承载力和挡墙压力奠定了基础.     

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.     

井筒开挖下非线性冻结壁的应力场和位移场计算

基于冻土力学性能试验获得的冻土应力一应变关系曲线所确定的冻土本构方程,分析人工冻结壁在井筒开挖过程中的力学特性;利用解除应力的概念,考虑冻结壁为非线性材料,推导出冻结壁的应力场和位移场的计算公式．通过对实际工程的计算分析表明,该计算方法可应用于深井冻结壁的设计计算．     

格宾网筋材的绞边强度特性试验研究

为研究不同绞边方式及不同网孔尺寸下格宾网的绞边拉伸特性,参考欧洲标准(EN10223-3:1997),采用自行设计的绞边试验装置,对网孔型号为60 mm×80 mm和80mm×100mm的A与B两类绞边方式的格宾网片进行绞边拉伸试验,分析比较各自的力学特性,并讨论绞边拉伸破坏的典型破坏模式.研究结果表明:与B类绞边方式相比,A类绞边方式的格宾网片绞边拉伸强度较大;根据格宾网的破坏形态,绞边拉伸破坏可分为3种典型破坏模式,即绞边钢丝被拉出破坏、网丝的拉断破坏以及绞边钢丝部分被拉出后网丝被拉断破坏;绞边质量与绞合在端丝上的钢丝缠绕圈数、紧密程度有关;网孔尺寸、钢丝直径及绞边质量均是影响格宾网的绞边拉伸力学特性的重要因素.研究结果可为加筋格宾结构物的设计、施工提供参考.     

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅（FBG）内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100％,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。     

绘制水平承载面均质岩基滑移线网的方法

滑移线是地基介质破裂的迹线.而滑移线网的绘制,不仅可加深对地基破坏机理的了解,而且是对极限承载力求解原理、方法和步骤的补充.本文在阐述滑移线几何性质的基础上,借鉴土基滑移线网的绘制方法,并结合Hoek-Brown准则的滑移线理论和岩基极限承载力求解方法,系统阐述了水平均质岩基各坡坏区的几何、力学性质.最后,结合算例阐明绘制滑移线网的具体步骤.