抗浮锚杆在地下结构抗浮中的耐久性研究进展与发展方向

锚杆的耐久性问题是当前岩土锚固技术中非常重要但相对薄弱的研究环节,抗浮锚杆工作环境恶劣,常处于水下或干湿交替、荷载波动范围、冻融循环及腐蚀介质等环境中,锚筋极易遭受侵蚀破坏,对抗浮锚杆的耐久性提出了新的挑战。本文简要介绍了抗浮锚杆的结构及作用机制,明确抗浮锚杆在地下结构中的基本工作原理,对影响抗浮锚杆耐久性的主要因素进行了详细分析,分别介绍了腐蚀环境、粘结剂以及多因素耦合作用对抗浮锚杆长期服役性能的影响,以及对于如何提高抗浮锚杆的耐久性给出解决方法,最后对抗浮锚杆在地下结构中的应用进行了归纳总结,提出了目前仍存在的不足与挑战,并针对抗浮锚杆的耐久性问题提供了相应建议。     

抗浮锚杆荷载-位移特性及极限承载力预测

GFRP（玻璃纤维增强聚合物）抗浮锚杆因其布置灵活、分散应力、耐腐蚀性强、绿色环保等优点,成为钢筋抗浮锚杆的良好替代品。为进一步研究GFRP抗浮锚杆的承载性能,本文基于青岛某基坑抗浮工程中的6根GFRP筋和钢筋锚杆开展现场拉拔破坏性试验。试验结果表明：钢筋锚杆与GFRP锚杆平均破坏荷载分别为324 kN、394 kN,锚固强度利用率均达到92%。在相同直径、相同锚固长度条件下,GFRP锚杆能够承受更大的拉拔力,且发挥了更大的黏结强度。在荷载-相对滑移曲线分析中,GFRP抗浮锚杆整体呈缓“S”型,钢筋锚杆整体呈“L”型,表明GFRP锚杆抗浮性能优于钢筋锚杆。根据二次多项式回归分析,当锚杆杆体位移量小于20 mm时,预测精度较高,最高可达96.15%。研究结果对实际抗浮工程应用具有一定的借鉴和参考价值。     

强风化泥岩地基嵌岩打入桩承载性状分析

结合青岛某大型桩基工程,通过静载荷试验分析了强风化泥岩地基3根嵌岩打入桩在极限荷载作用下的承载性能。试验结果表明:3根工程桩的Q-s曲线均表现为陡降型,且桩顶沉降量超过40 mm,桩基承载力未达到设计要求。同时,结合标准贯入试验及多根工程桩的静载试验结果,分析得出基桩承载力不足主要是地下水对强风化泥岩的崩解软化作用所致。     

基于光电测试技术桩土界面受力特性模型试验

为研究预制桩在沉桩过程中桩—土界面侧压力对桩身轴力的影响,模型桩桩身同时埋设温度自补偿微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式(土压力和孔隙水压力)传感器,借助光电一体化测试技术,分析了侧压力对桩身轴力的影响规律。试验结果表明:温度自补偿微型光纤光栅应变传感器性能稳定,可实时监控桩身轴力变化;微型硅压阻式土压力及孔隙水压力传感器成活率高,成功测得了桩—土界面土压力和孔隙水压力。在沉桩过程中,侧压力随贯入深度逐渐增加,同一深度处的侧压力反而减小;侧压力对桩身轴力影响值约为1~2倍,最大可达2.7倍。研究结果对重新认识预制桩的贯入机理及承载性状有重大意义。     

固液两相流管道输送实验台的系统设计与测试方法

针对粒物料管道水力输送的特点,设计建造了固液两相流管道输送实验台,着重介绍了实验台的系统结构、测试方法和主要功能,实践表明,该实验台设计合理、功能完善、测试准确可靠,可用来模拟工业管道的各种工况。     

基于光纤光栅传感技术的敞口混凝土管桩应力测试现场试验

基于4根足尺敞口混凝土管桩现场试验,在桩身刻槽预埋串联式的光纤光栅(FBG)传感器,成功地将准分布式FBG传感技术应用在贯入过程中桩身轴力的测试,研究了敞口混凝土管桩稳态贯入过程中桩端阻力和桩侧摩阻力的变化规律。试验表明:FBG传感技术能够准确分离桩端阻力和桩侧摩阻力,测试效果较为理想。桩端阻力和桩侧总摩阻力沿深度变化曲线反映土层的工程性质,桩端阻力受土层变化影响明显,硬质土层界面处桩端阻力平均增幅78. 5%;桩侧摩阻力进入圆砾层时出现峰值,平均增长幅度为20. 2%。桩端位于非硬质土层,桩端阻力、桩侧摩阻力变化不明显。贯入过程中桩身轴力变化曲线表明桩身下部侧摩阻力明显大于上部侧摩阻力。     

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。     

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

基于印尼某工程15根预应力混凝土管桩(PC管桩)的单桩竖向抗压、抗拔及水平静载荷试验,分析PC管桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特征,揭示不同荷载水平下PC管桩的承载力发挥机制。基于单桩竖向抗压极限承载力预测模型,对比分析指数曲线模型、双曲线模型及调整双曲线模型的可行性,并对PC管桩单桩竖向抗压极限承载力进行预测;结合水平静载试验,探讨地基土水平抗力系数的比例系数m的取值问题。研究结果表明：PC管桩单桩竖向抗压承载力主要取决于桩端持力层的支承力,同时也受桩径、桩长的影响较大;PC管桩的竖向抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力,桩径越大、桩长越长,单桩竖向抗拔承载力越高;PC管桩水平承载力主要取决于桩侧土体的力学性质。就本试验而言,指数曲线模型对单桩极限承载力的预测最精确;m在桩顶水平位移超过10 mm时变化平稳并逐渐收敛为常数,通过试验结果反推的m接近甚至超过JGJ 106—2014中推荐m的上限值。     

双腹板工字型GFRP腰梁机械连接力学性能试验研究

为深入研究双腹板工字型GFRP腰梁机械连接节点的力学性能,基于无连接和有机械连接2种类型GFRP腰梁的静载试验,分析双腹板工字型GFRP腰梁在三分点对称加荷下的受力特征,明确2种类型腰梁的极限状态和破坏形式。结果表明,GFRP腰梁采用双腹板工字型截面型式,截面的最大应力为183 MPa,是GFRP腰梁纵向抗拉强度的62%,纵向抗压强度的73%(容许压缩承载力的205%),可以使GFRP材料强度得到充分发挥,腰梁稳定性能良好;GFRP腰梁容易出现局部破坏,首先在翼缘板处发生局部失稳,随即引起腹板产生屈曲破坏,翼缘和腹板连接处出现面层剥离和鼓起,腰梁连接处增设的缀板和螺栓可有效的抑制该局部破坏变形;采用螺栓机械连接并在连接处增设同材质缀板,可降低螺栓钻孔对梁体本身截面的削弱作用,使GFRP腰梁的刚度和极限承载能力分别提高17.9%和44.9%,是GFRP腰梁的合理连接方式。研究成果可为GFRP腰梁的推广应用提供参考和借鉴。     

泥岩地基动力打入桩承载特性研究进展

泥岩地基中的锤击打入桩,经常出现承载力异常问题,不能满足设计要求,需要补强处理,造成材料浪费和工期拖延,严重影响着工程建设。迄今为止尚未查清出现问题的原因,成为当前迫切需要解决的理论和技术难题。泥岩作为一种特殊的软岩,因其浸水易软化、受挤压易变形等特点,在荷载作用下易发生承载力不足的现象。本文归纳了现阶段泥岩地基锤击打入桩承载力不足的原因,明确了泥岩的基本工程性质,结合青岛地区泥岩桩的工程实例分析了泥岩中打入桩的工作机制和破坏模式,总结了动力打桩造成的泥岩损伤、泥岩桩的室内模型试验以及数值模拟等方面的研究进展,最后对泥岩地基动力打入桩的承载力问题进行了梳理,指出了目前研究存在的不足;同时,考虑到未来泥岩地区的发展及桩基工程的实际需求,针对泥岩的现场取样技术、泥岩桩的室内试验及数值模拟等方面提出了未来的发展方向。