拉压段长度变化对复合锚杆锚固性能影响研究

抗浮是深基坑施工所面临的重要工程问题之一,目前多使用抗浮锚杆平衡地下水对构筑物产生的浮力。但拉力锚杆具有局部应力集中、临界锚固深度浅等问题。因此研究设计了一种新型拉压分散型复合锚杆。通过现场试验,分析复合锚杆拉压段长度变化与锚杆锚固性能相关关系,并与拉力锚杆进行对比。结果表明:复合锚杆可以有效防止锚杆第一界面发生剪切破坏;随着承拉段与承压段长度比值降低(比值分别为5、2、1),锚杆极限承载力逐渐提高,分别为传统拉力型锚杆的1.17倍、1.22倍和1.44倍,且荷载位移曲线陡降性逐渐消失,结构延性更好;一定范围内增加承压段长度,可以更有效地调用锚固段下部土层强度,锚杆临界锚固深度下移,侧摩阻力发挥程度更高。

岩土工程用玄武岩纤维复合锚杆的性能研究进展

锚杆是一种有效的岩土体加固方式,传统应用中大多采用金属材质制成,在岩土工程复杂的地下服役环境下,易出现受侵蚀后耐久性欠佳的问题。在各行业新型复合材料迅速发展与应用的当下,基于合成树脂而制得的玄武岩纤维增强复合锚杆,凭借轻质高强、抗腐蚀性优异、锚固力强以及绝缘性好等特性,在岩土工程中受到了越来越多的青睐。为促进玄武岩纤维复合锚杆的深入发展,从基本力学性能、耐腐蚀性能、安全系数以及现场试验等角度出发,总结论述了岩土工程中玄武岩纤维复合锚杆的性能研究进展。最后基于当前研究现状,提出了玄武岩纤维复合锚杆未来的发展建议。

南竹加筋复合锚杆加固土遗址研究

南竹加筋复合锚杆是专门针对大体量土遗址加固设计的一种新型锚杆。通过试验证明,采用PS系列灌浆、南竹加筋复合锚杆加固土遗址符合文物保护的原则。当采用水泥砂浆作为灌浆材料时南竹加筋复合锚杆单位锚固力可采用30kN/m,当采用PS-(F+C)浆液灌浆时单位锚固力可采用20kN/m。南竹加筋复合锚杆加固土遗址时的薄弱界面是锚杆杆体与锚固体之间,水泥砂浆和PS-F灌浆材料的强度都可以满足南竹加筋复合锚杆锚固时的要求,水泥砂浆锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为187kPa,特征值为85kPa;12%PS-F与粉煤灰锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为114kPa,特征值平均为52kPa。

楠竹加筋复合锚杆内部界面黏结滑移模型

楠竹加筋复合锚杆已经应用于中国西北丝绸之路上留存的古代土遗址保护加固工程中。该锚杆截面积大,可以获得足够大的锚固力。针对现场拉拔试验中钢绞线从内黏结剂中拔出的破坏形式,设计了专门的试件及夹具,试验研究了钢绞线与内黏结剂间的力学行为。试验结果表明,钢绞线与内黏结剂的黏结滑移分为指数上升阶段、软化下降阶段和残余应力阶段3个阶段,可以用简化模型和精确模型描述。试验还表明,钢绞线与内黏结剂接触界面上应力分布不均匀,靠近加载端的应力较大,且有应力峰,应力峰随荷载的逐渐增大向远离加载端的方向移动;钢绞线与内黏结剂间平均剪切应力随锚杆的长度增大呈指数衰减。通过理论分析,给出了界面黏结滑移微分方程及相关曲线,结果表明,钢绞线轴力及界面相对滑移沿钢绞线均呈不均匀分布,且随着距加载端的距离增加其值急剧下降,该规律可以指导锚杆设计及工程应用。

复合锚杆桩在基础加固中的应用

根据某桥墩基础承载力下降的具体情况,采用单孔复合锚杆桩技术,对桥墩基础进行了加固,并对单孔复合锚杆桩的加固机理进行了初步研究.利用数值模拟方法,对加固后桥墩基础的承载能力以及加固结构的承载性能进行了比较系统地分析.结果表明:利用单孔复合锚杆桩技术加固后的桥墩基础,其承载力有较大幅度地提高,在600kN/m的桥墩载荷作用下,加固结构和周围的岩体在垂直方向上的位移变形值不足2mm,而且基本上保持着同步变形同步稳定的理想状态,达到了设计目的.

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.

楠竹加筋复合锚杆应力传递理论模型

楠竹加筋复合锚杆是一种用于土遗址土体加固的新型锚杆。本文从复合材料力学的角度分析了楠竹复合锚杆内部系统的工作机理,推导了复合锚杆内部系统层间切应力的传递模型。复合锚杆的内部工作机理研究表明,管材的弹性模量与杆材的弹性模量比值、内粘结剂的剪切模量等对楠竹复合锚杆内部荷载传递影响较大。通过分析认为,可以通过改变管材与杆材弹性模量的比值、调整内粘结剂的配比等措施,从而使复合锚杆内部层间应力传递曲线达到最优化状态。

楠竹加筋复合锚杆管材力学性能试验研究

楠竹加筋复合锚杆是一种应用于土遗址加固工程的新型锚杆,为了解锚杆的工作机制,对其管材楠竹进行力学性能试验,研究竹材的抗压、抗拉、抗弯强度及其影响因素。结果表明:3a生楠竹块顺纹抗压强度达119MPa,比5a生楠竹大;同一根楠竹,取自基部和中部的竹块试样,顺纹抗压强度相当,均小于顶部试样;竹块顺纹、横纹、径向抗压强度分别为98,37和65MPa,强度差异是由加压方向和竹纤维生长方向之间的关系决定的;竹材的顺纹抗压、抗拉和抗弯强度均与竹材的含水率有关,含水率增大强度降低,当含水率达到一定值时,抗压强度趋于稳定;径高比为1∶1和1∶2的竹筒抗压强度试验以及竹条抗拉强度试验结果表明,竹节对竹筒和竹条的强度有一定的削弱作用。

南竹加筋复合锚杆施工工艺优化研究

首先,结合复合锚杆的特殊性,对复合锚杆的锚固机制进行简要分析,获取其界面剪应力与轴向应力分布理论解;其次,在充分认识研究区概况、崖体破坏形式及复合锚杆锚固机制的基础上,结合交河故城崖体锚固工程,对其施工工艺进行系统地总结优化,分别从布孔定位、钻进成孔、上锚杆、安设锚杆、注浆、安设锚具、锚孔封堵、表面作旧、锚杆养护等多方面进行探讨,研究结果可为干旱半干旱地区土遗址高陡边坡复合锚杆加固技术的推广应用提供科学依据,并对类似的锚固工程具有理论和实践指导作用。

夹Ф22mm钢筋体复合锚杆原位锚固特性分析

加钢筋体复合锚杆在土遗址载体锚固得到了较为成功的应用,但研究该类型锚杆机制刚刚起步。选择交河故城开展了夹Ф22 mm钢筋复合体锚杆现场锚固测试,包括锚固性能测试和锚杆各界面层应变监测。锚固性能试验表明,3m长复合锚杆极限锚固力可达190 k N,而且杆体表现出较强塑性变形。锚杆各界面层应变监测结果表明,钢筋-复合材料界面层轴向应变远大于其他界面层,锚固失效在该层;由于杆体的非均直性,楠竹-复合材料界面表现出轴向应变的非规律性,局部出现受压状态;楠竹-浆体界面剪应变与荷载变化一致,在较高荷载下出现剪应变向锚固末端的传递特征;鉴于杆体的多圈层构造,受力过程中出现明显的横向传递和剪胀特征。其研究成果可为复合锚杆的优化与工艺完善奠定基础。

考虑预应力作用的土钉复合锚杆支护结构的稳定性分析

基于边坡圆弧滑动破坏,根据极限平衡理论和条分法,建立附加应力作用下边坡的稳定性分析模型.将锚杆预应力作为集中力考虑,估算预应力在支护边坡土体中引起的附加应力,从而将锚杆预应力的作用转化为了附加应力的作用.将土钉复合锚杆支护结构中锚杆和土钉的作用划分开来,在稳定性分析和计算中忽略锚杆附近一定范围内的土钉,作为安全储备;该范围以外土钉的作用在计算中予以考虑.该范围内的土体是受到预应力作用的土体,从而结合已有的土钉墙的稳定性分析方法和本文考虑预应力作用的锚杆支护边坡的稳定性分析方法,建立土钉复合锚杆支护边坡的稳定性分析模型,给出土钉复合锚杆支护边坡的安全系数计算公式.该方法同时考虑了锚杆的预应力作用和未受影响的土钉的作用,使得在土钉复合锚杆支护边坡的稳定性分析中能够给出定量结果.

楠竹加筋复合锚杆静力学性能试验研究

楠竹加筋复合锚杆是一种专门为土遗址加固而发明的新型锚杆,目前关于其力学性能研究尚不系统。本研究设计了单轴压缩试验、拉拔试验和三点弯曲试验,测试复合锚杆的静力学指标,分析锚杆的工作性能,为加固工程设计提供理论依据。压缩试验表明,径高比为1∶1和1∶2的复合锚杆试件的抗压强度分别是72.08MPa和43.48MPa,弹性模量分别是5.29GPa和5.25GPa。试件的压缩破坏形式是,带箍筋时发生散裂,不带箍筋时发生腰折破坏。拉拔试验表明,钢绞线受拉时复合锚杆内部界面上存在剪切应力峰,随着轴向荷载的逐渐增大,剪应力峰逐渐从邻近加载端向远离加载端的方向移动,平均最大剪切应力与锚杆长度呈指数关系。弯曲试验表明,复合锚杆试件弯曲过程中,内黏结剂与竹子界面剪切滑移变形大于钢绞线与内黏结剂界面的变形,过大的界面滑移和材料断裂是导致弯曲破坏的原因。研究认为,楠竹复合锚杆压缩强度较高,界面剪切强度较低,提高锚杆整体性能的措施包括增设端部锚定板、提高内黏结剂强度、提高钢绞线表面粗糙度等。建议锚杆吊装时宜多点捆绑,尽量保持直线状态,最大弯曲率不得超过2%。

夹双筋体复合锚杆锚固性能与界面力学传递特征

在世界最大的生土遗址-交河故城开展现场试验,选用2种长度的锚杆按照基本试验的要求开展拉拔试验,同时在各界面层布设应变监测点。结果表明:8 m长锚杆锚固力达408 kN,满足大体量土遗址锚固的需求;随着长度增加,极限锚固力增长,但平均锚固力减小;复合锚杆各界面剪应力沿着杆长呈现单峰值或多峰值的空间分布特征,随着荷载的增加,界面各点剪应力增加并且向锚固末端传递,峰值剪应力亦同时向锚固末端偏移;试验过程中在较高荷载下出现界面剪应力状态转化的现象。

单孔复合锚杆桩技术在软岩桥墩地基加固中的应用研究

中高压注浆单孔复合锚杆桩技术能使粘结应力均匀分布在整个锚杆桩体长度上,不会发生粘结效应逐步弱化现象;高压注浆能有效改善岩土体的物理力学性质,显著提高锚杆桩承载能力。本文结合对某大桥软弱地基加固工程处理,深入分析该技术的实用性、经济性、安全性,并得到具有一定推广价值的应用结论。

水泥旋喷搅拌桩复合锚杆荷载传递机理研究

为了揭示水泥旋喷搅拌桩复合锚杆的受力特征及破坏机理,运用ABAQUS有限元数值模拟软件,建立单根水泥旋喷搅拌桩复合锚杆受拉模型,研究不同数量钢绞线情况下复合锚杆各横截面的变形及锚垫板设置对复合锚杆变形的影响,结果表明:钢绞线的数量可改变复合锚杆的破坏模式、对水泥搅拌桩侧摩阻力分布影响不大、对顶部位移影响较大,从工程安全性和成本综合考虑,以3根钢绞线为宜;锚垫板的设置能有效减小钢绞线与水泥土的滑移,将钢绞线与水泥土之间的剪切力部分转化为由锚垫板传递而来的压应力,锚垫板应设置在钢绞线的前端。

楠竹加筋复合锚杆成孔工艺研究

锚杆成孔工艺直接影响锚孔的成孔质量及锚固质量,很大程度上决定了锚固工程的加固效果。本文首先介绍了研究试验区工程地质环境,然后结合交河故城崖体锚固加固工程进行现有成孔工艺的总结、统计、优化,包括开孔、钻进、出渣以及成孔时间、速度等,提出了施工过程中所遇问题的相应处理措施。研究表明,锚固对象的地层岩性、裂隙发育特征、含水量、土体破碎及危险程度等因子直接影响着成孔工艺。其中,成孔速度与土体含水率、土的类型及土体危险程度有很大的关系,成孔时应对风压、冲击器进行适当调整以满足安全的需要。最后,简要说明了成孔后安设锚杆、封孔作旧等后续工作此项研究成果为优化成孔工艺提供了依据。

楠竹加筋复合锚杆拉拔试验研究

楠竹加筋复合锚杆作为一种新型锚杆用于土遗址加固,至今尚未获知其锚固机理,因此很有必要进行锚杆拉拔试验。本文设计了拉拔试验的试验方法和试验步骤,进行了较系统的现场测试。然后通过分析楠竹加筋复合锚杆的原始试验数据,总结了该新型锚杆在循环荷载下的荷载—位移曲线(P-S)及荷载—弹/塑性位移曲线(P-Se、P-Sp)的演化规律,得到不同长度楠竹加筋复合锚杆的极限承载力。这一研究结果可为进一步探讨楠竹加筋复合锚杆的锚固机理提供依据。

单孔复合锚杆桩工程应用及加固机理分析

单孔复合锚杆桩是在同一个钻孔中安装多个长度不同的锚杆体,通过高压注浆使粘结应力较均匀地分布在整个锚固长度上,实施对地基基础的有效加固。作者结合起亚汽车模修车间地基加固工程,对单孔复合锚杆桩技术从工程实践到加固机理进行探讨,可供类似工程借鉴。

夹Φ20mm钢筋体复合锚杆原位锚固特性分析

加钢筋体复合锚杆在土遗址载体锚固得到了较为成功的应用,但该类型锚杆的机理研究还是空白。为此,选择交河故城开展夹Φ20mm钢筋体复合锚杆现场锚固测试,包括锚固性能测试和锚杆各界面层应变监测。试验结果表明:1)3m长复合锚杆极限锚固力可达150kN,杆体表现出较强塑性变形。2)钢筋-复合材料界面层轴向应变远大于其他界面层,锚固失效在该层。3)由于杆体的非均直性,楠竹-复合材料界面表现出轴向应变的非规律性,局部出现受压状态。4)楠竹-浆体界面层与楠竹-复合材料界面层在较高荷载下出现剪应变向锚固末端的传递特征。5)鉴于杆体的多圈层构造,受力过程中出现明显的横向传递和剪胀特征。

楠竹加筋复合锚杆内粘结剂力学性能试验

楠竹加筋复合锚杆是一种用于土遗址加固的新型锚定杆件,其内粘结剂由粉煤灰、石棉、环氧树脂制成。内粘结剂是一种新型纤维复合材料,通过弹性纵波波速测试、无侧限压缩试验、巴西劈裂试验得出了内粘结剂的最短养护时间、抗压强度、弹性模量、抗拉强度等物理力学指标。结果表明,按照新疆交河故城粉土崖体加固工程配比设计的内粘结剂具有良好的力学强度和较低的密度,有利于楠竹加筋复合锚杆内部应力的有效传递。