软土地层扩体锚索极限抗拔承载力特性及其改进措施研究

为解决软弱土层中预应力锚索抗拔承载力不足的问题,依托实际工程,通过现场拉拔试验,对比分析扩体锚索和普通锚索的极限抗拔承载力,并研究影响扩体锚索抗拔力的因素,提出相应改进措施,为同类工程提供理论依据与改进思路。结果表明:扩体锚索相比普通锚索的极限抗拔承载力可提高20%~40%,在软土地层具有更好的适用性;提出的改进措施可有效控制软弱土层中锚索抗拔力不足的各种因素,使扩体锚索的极限抗拔承载力提高40%以上;工程应用数据证明,扩体锚索能有效控制基坑位移,具有较好的工程应用效果。

抗浮锚杆扩大头长度和直径对抗浮锚杆极限抗拔力的影响研究

为了给抗浮锚杆尺寸设计提供依据,以某工程项目为例,通过数值模拟的方式对比分析扩大头长度和直径对抗浮锚杆极限抗拔力的影响程度。研究结果表明:扩体锚杆极限抗拔力随着扩大头长度的增大而增大,在扩大头长度在2~5m范围内,长度每提高1m,极限抗拔力以此提高了94kN、86kN和84kN;随着扩大头直径D的增大,抗浮锚杆极限抗拔力也随之增大,极限抗拔力在扩大头直径从0.4m提高至0.8m时,直径每增大0.1m,极限抗拔力提高幅度分别达到13.7%、14.3%、15.45%和15.93%;锚杆极限抗拔力最有效、最经济的提高方式是在合理扩大头长度范围中,首先提高扩大头长度,再适当提高扩大头直径。

轻质无框木基仿生夹芯板嵌入式连接极限抗拔力研究

针对轻质无框木基仿生夹芯板因中空而不易连接的问题,提出一种基于“双螺纹”嵌入式连接来增强嵌入螺母的抗拔强度。采用单因素试验法研究双螺纹嵌入螺母参数(长度、宽螺纹牙间距、牙高)以及引导孔直径和表板类型对轻质无框木基仿生夹芯板极限抗拔力的影响规律,作为对照在固定表板类型条件下,对比了M6拉铆螺母的极限抗拔力。结果表明:M6拉铆螺母适合安装在3 mm厚的椴木胶合板上。提升双螺纹嵌入式螺母的极限抗拔力,可增加螺母宽螺纹牙间距,降低宽螺母长度并选用较小直径的引导孔和厚度高且密度大的表板。

基于PSO-RF的扩底灌注桩极限抗拔承载力预测

地下建筑物需要采取一定的抗浮措施保证安全,根据工程需求设计出合适的抗拔桩基础具有十分重要的意义。从有关文献中收集了40组扩底灌注桩抗拔试验数据,分析不同影响因子之间的相关性,将主要影响因素作为输入变量、将扩底灌注桩极限抗拔承载力作为输出变量。利用粒子群优化(PSO)算法对随机森林(RF)方法中决策树个数及其最大深度的确定方式进行了优化,并在此基础上建立了扩底灌注桩极限抗拔承载力的预测模型。研究结果表明,PSO-RF模型的决定系数R^(2)为0.976,预测性能优于RF模型(R^(2)=0.954)与GMDH模型(R^(2)=0.88)。PSO-RF模型能够准确预测扩底灌注桩的极限抗拔能力,在实际的桩基工程中具有较好的适用性。

二次劈裂注浆对预应力锚杆极限抗拔承载力的影响研究

针对预应力锚杆二次劈裂注浆,在北京地区某现场工程开展了现场拉拔试验,对比分析了常压注浆和不同的二次劈裂注浆范围下锚杆的荷载—位移关系。结果表明:二次劈裂注浆锚杆(1/3锚固段劈裂注浆)的极限承载力比常压注浆平均高出25%左右;全锚固段劈裂注浆锚杆比1/3锚固段劈裂注浆锚杆的极限抗拔承载力提高了40%以上,比常压注浆锚杆的极限抗拔承载力提高了75%以上。进行二次劈裂注浆的锚杆的极限抗拔承载力提升明显,有效地增强了锚固性能,在同级别荷载加载时,位移显著降低。并对预应力锚杆二次劈裂注浆的施工管控提出了建议。

基于非线性Mohr-Coulomb强度准则下锚索极限抗拔力研究

根据预应力锚索破裂面的形状参数方程、非线性Mohr-Coulomb强度准则和极限平衡原理,推导出一个能够考虑锚索破裂面形状、岩土体种类、抗拉强度以及围岩压力和灌浆压力等因素的预应力锚索极限抗拔承载力计算公式。理论计算结果和算例分析表明了该理论及其求解方法的有效性和可靠性。

水平矩形浅锚极限抗拔力分析

在对锚板极限抗拔力进行分析时,既有研究手段和方法基本上都建立在相关联流动法则和岩土体材料的线性破坏准则基础上,然而大量实验成果证实岩土体材料一般并不遵循相关联流动法则且破坏准则具有非线性,因而现有极限抗拔力计算结果往往偏大。在上限定理的基础上,根据非相关联流动法则和非线性破坏准则,分别通过修正岩土材料的抗剪强度参数c*,φ*引入非关联流动法则和通过"切线法"引进非线性抗剪强度指标ct,φt的方法,研究了水平矩形浅埋的极限抗拔承载力问题。研究结果表明:岩土体材料的剪胀特性和岩土材料破坏准则的非线性对锚板基础的承载能力和稳定性有着重要的影响,因而客观评价岩土体材料的真实力学特性将更加符合工程实际。

水平浅埋条形锚板极限抗拔力上限计算

作为一种提供抗拔力的基础形式,锚板在实际工程中有广泛的应用。在上限定理的基础上,根据线性破坏准则,对锚板上的填土建立机动容许的速度场,运用关联流动法则以及速度边界条件求解条形锚板极限抗拔力的上限解。把锚板上填土的抗剪强度指标c、φ作为变量参数,对锚板上部填土建立两种新的含有变量的容许速度场。根据外力功率与内部耗能相等原理,求出极限抗拔力的目标函数与约束条件,并根据"序列二次规划算法"对该问题进行优化。将研究结果与已有文献资料进行分析比较,可以证明本文方法的有效性。参数分析结果表明:在同样条件下,两种破坏模式的极限抗拔力差别不大;岩土体密实度、抗剪强度指标c、φ、锚板埋深率和锚板几何形状对锚板承载能力和锚板抗拔破坏区域均有较大的影响。

分层地基中抗拔桩破裂面的确定方法与极限抗拔承载力计算方法研究

应用水平条分法与极限平衡原理讨论了抗拔桩在分层地基中的极限承载力、破裂面、土体性质的关系。将破裂面看成是由若干段组合而成的复合破裂面,并沿各段将边坡水平条分为多块体。在假设边坡岩土体服从摩尔-库仑屈服准则条件下,根据极限平衡原理,建立抗拔桩极限承载力的多元函数,利用数学优化方法给出其最优解,从而可以方便地给出抗拔桩破裂面及对应的极限抗拔力。通过算例分析并与前人研究成果比较,其结果表明:该理论方法是合理有效的,可以用于预测抗拔桩地基承载力极其破裂面形状。

法向承力锚极限抗拔力影响因素的二维有限元分析

法向承力锚(VLA)是一种新型深海工程系泊基础,锚板的极限抗拔力是反映其工作性能的主要指标.基于假设海底软黏土为符合Mises屈服准则的理想弹塑性材料以及锚板为一刚性体,采用大型有限元软件ABAQUS建立二维有限元模型,利用接触对模拟锚板与周围土体间的相互作用.从锚板粗糙程度、埋置深度、埋置角度、宽厚比以及荷载作用位置等多角度研究影响VLA极限抗拔力的因素及其影响规律.结果表明:当锚板埋深较小时,法向承载力系数随着锚板埋深和埋置角度增加而逐渐增大;当法向荷载作用在锚板形心处时其法向承载力系数大于法向荷载作用在非形心处时的法向承载力系数.

预应力锚索破坏特性及极限抗拔力研究

以众多试验资料为研究基础,提出了一个描述预应力锚索破裂面形状的双参数方程。在此基础上,根据极限平衡原理及岩体的Hoek-Brown准则,研究了预应力锚索的极限抗拔承载力,并提出了一个极值原理,最后给出一个计算实例。结果表明:锚索极限抗拔力取决于锚索破裂面形状、岩体种类、无侧限抗压强度、风化程度以及灌浆材料和灌浆压力等。

基于改进的Mohr-Coulomb强度准则下岩石锚杆极限抗拔承载力计算

岩石锚杆基础作为风电机组基础的一种特殊基础型式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,具有良好的抗拔性能。已有研究表明,小而非零拉伸截断改进的Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则更适用于描述岩体的破坏特性。基于小而非零拉伸截断改进的M-C强度准则,建立破坏面上单位面积的能量耗损率表达式。从塑性力学极限分析上限定理出发,构建岩楔体平移破坏机构。根据外部作用荷载和岩楔体自重所做的外功率与沿岩楔体圆破坏锥面的能量耗损率相等的条件,建立虚功率方程,并由此得到了岩石锚杆极限抗拔承载力的计算公式。经原型试验验证,推导公式所得计算值与实测值一致性较好,具有一定的可靠性,且能满足工程实际应用要求。

扩大头可回收预应力锚索极限抗拔力计算方法研究

基于极限平衡原理,建立考虑围岩强度的理论模型,推导出适用于扩大头可回收预应力锚索的极限抗拔力计算公式,该公式可考虑扩大头锚固段远端土压力对锚索极限抗拔力的影响。以3个实际工程为背景,将文中公式的计算值、规程计算值与实测值进行对比分析。结果表明,黏性土中锚固段远端土压力对总抗拔力的影响较大;砂性土中的锚索抗拔力计算可采用规程公式或文中的公式;黏性土中抗拔力计算应采用文中的计算公式。

螺旋锚极限抗拔承载力的回归分析

目的分析砂土中单锚片螺旋锚的工作性状及破坏模式,给出上拔极限承载力计算公式,为指导工程实践提供理论依据.方法通过室内试验获得试验数据,选定拟合函数对试验数据进行拟合,用回归分析的方法进行分析;绘制出相同直径锚片在不同埋深时的S Q曲线及不同直径的锚片在同一埋深时的S Q曲线.通过对比找出锚片直径、埋深等因素对上拔极限承载力的影响.结果在相同埋深的条件下,上拔极限承载力随锚片直径的增加而增加;在锚片直径不变的情况下,浅埋时承载力随埋深的增加而增加,但当埋深达到临界埋置深度后,承载力不再随埋深的增加而明显增加,而趋于稳定.结论可以通过增大锚片直径提高承载力,也可通过增加埋深提高承载力,但最大埋深不宜超过临界埋置深度.

法向承力锚极限抗拔力特性

法向承力锚是一种新型的适用于深海工程的系泊基础,其极限抗拔力是锚在工程应用中的关键指标。尝试用两种不同的方法评估法向承力锚的极限抗拔力,其一是基于塑性上限分析理论;其二是运用非线性有限元数值方法。与已有的经验公式相比,所建立的计算模型不仅可考虑海床土性质,还能反映锚板定位(嵌入深度及角度)以及系缆力角度对锚极限抗拔力的影响。在与已有评估方法进行比较的基础上,还特别对锚板的嵌入深度、角度以及系缆力角度变化对极限抗拔力的影响规律进行了分析,对三种方法的适用性进行了评述。

钙质砂中锚定板的极限抗拔力计算

采用室内足尺寸模型试验研究钙质砂中锚板的抗拔破坏面形状,并将破坏模式分为浅埋型、过渡型及深埋型。采用极限平衡理论得到三种不同的破坏模式的极限抗拔力计算公式。

空套螺母的设计参数对横纹夹持梓木构件极限抗拔力的影响

采用正交试验法系统研究了不同空套螺母的设计参数对梓木构件径向极限抗拔力的影响规律。结果表明:螺纹长度、螺纹间距、螺纹高度对梓木构件径向极限抗拔力的影响显著,而螺母底径的影响不显著。随着螺纹长度和螺纹高度的增加,螺纹间距的减小,极限抗拔力呈上升趋势。如果要提高空套螺母连接件的抗拔力,比较有效的方法是延长螺纹的长度而不是增加螺母的底径。

三维圆形浅埋锚板极限抗拔力非线性上限解析

根据极限分析上限定理和非线性破坏准则,对水平圆形浅埋锚板上的填土建立2个机动容许的速度场,获得非线性破坏准则条件下的圆形浅埋锚板极限抗拔力上限解和破坏模式。通过"切线法"引进变量,将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求出极限抗拔力的目标函数与约束条件,最后根据"序列二次规划算法"对该问题进行优化。数值分析表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人的成果一致,说明本文方法的正确性;非线性参数的变化对水平浅埋圆形锚板的破坏范围和极限抗拔力均有重要影响,且破坏范围与极限抗拔力具有显著的相关性。

预应力锚索有效锚固长度和极限抗拔力的计算

在Mindlin位移解的基础上,导出了锚索有效锚固长度的计算公式,分析了影响有效锚固长度的因素;根据预应力锚索的三种破裂面形状,提出不同的破坏机理,依次为径向开裂引起的破坏、水平剪切引起的破坏以及既有径向开裂又有水平剪切的破坏,并推导出各自的计算公式。计算数据与试验结果吻合较好。

倾斜荷载下条形锚板破裂面与极限抗拔承载力

应用水平条分法与极限平衡原理研究了条形锚板的极限抗拔承载力、破裂面、土体性质和荷载方向的关系。将破裂面看成是由若干段组合而成的复合破裂面,并沿各段将锚板周围土体水平条分为多块体,在假设岩土体服从摩尔库伦屈服准则条件下,根据极限平衡原理,建立条形锚板极限抗拔承载力的多元函数,利用数学优化方法给出其最优解,从而可以给出条形锚板周围土体的破裂面及其对应的极限抗拔力。计算结果表明:(1)抗拔系数随着内摩擦角、粘聚力和上拔荷载方向角的增大而增大;(2)破裂面随着内摩擦角和粘聚力的增大而向锚板外侧方向移动。