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。

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。

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.

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。

倒楔形冲切破坏模式下隧道式锚碇极限抗拔承载力的上限解

隧道式锚碇因具有减少开挖、节约投资、缩短工期、保护环境等优点在悬索桥中得到了大量应用。由于对隧道式锚碇的承载机理和破坏模式了解不够充分,有关隧道式锚碇的设计理论尚不成熟,对于如何确定隧道锚碇抗拔承载力未给出明确的意见。已有研究表明,锚塞体围岩性质较差,埋深较浅,锚塞体与围岩接触界面结合程度较好的隧道式锚碇极易发生冲切破坏;同时,因为考虑拉伸强度和局部变形影响,小而非零拉伸截断改进的M-C强度准则更适用于描述岩体的破坏特性。针对隧道式锚碇最有可能在围岩中破坏的情况,利用适于描述岩体破坏特性的拉应力小但不为0的截断修正Mohr-Coulomb强度准则,得到破坏面上单位面积能量耗散率计算公式。从塑性力学极限分析上限定理出发,构建锚碇围岩中主要出现的倒楔形冲切破坏锥体平移破坏机构,建立相应的虚功率方程;根据主缆拉拔荷载及冲切破坏锥体自重共同作用所作外功率与冲切破坏体锥面的内能耗散率相等的条件,推导出倒楔形破坏模式下隧道式锚碇极限抗拔承载力的上限解。经工程实例验证,采用本文方法求得的计算结果大于基于极限平衡理论求得的计算结果,与考虑夹持效应得到的计算结果较为接近,具有一定的可行性,能够满足工程实际应用要求。研究结果对悬索桥隧道式锚碇设计具有指导意义。

高温作用下新型化学锚栓极限抗拔承载力试验研究

介绍了一种新型化学锚栓,通过研究高温作用下影响新型化学锚栓极限锚固力的3种因素:温度、冷却方式、静置时间,得出如下研究结论:随温度升高,新型化学锚栓的极限抗拔承载力先降低后回升再大幅度降低;自然冷却的极限抗拔承载力高于浇水冷却;随静置时间延长,极限抗拔承载力降低幅度较小。

多层土中浅埋板锚的极限抗拔承载力及破坏机理的极限分析

在一些复杂的情况下,板锚埋在多层岩土材料中。本文旨在利用极限分析的运动学方法,研究多层土中浅埋的条形和圆形板锚的极限抗拔承载力和破坏机理。引入岩土材料的非线性强度准则和非关联流动法则,研究了非均匀性对浅埋板锚的抗拔性能和破坏机理的影响。得到了条形和圆形板锚的破坏曲线或破坏面的表达式,并给出了计算极限抗拔承载力和破坏范围的公式。本文方法得到的结果与数值模拟和前人的研究结果基本一致,证明了本文方法的有效性。研究了不同参数对多层土中板锚的抗拔极限承载力和破坏机理的影响。结果表明,浅埋板锚的极限抗拔承载力和破坏范围随初始黏聚力和剪胀系数的增大而增大,随重度、拉应力和非线性系数的增大而减小。

不同渗流条件下单桩的极限抗拔承载力分析

为了了解不同渗流条件对抗拔桩的极限抗拔承载力的影响,研究抗拔桩在不同水头差条件下的作用机理。通过有限元分析研究单桩在不同渗流条件和竖向荷载作用下,孔隙水压力、有效应力及桩顶上拔荷载-上拔量关系曲线,揭示桩周土体有效应力、桩身轴力和桩侧摩阻力受渗流作用的影响,以及对抗拔桩的极限承载力的影响。结果表明,不同渗流条件对抗拔桩的极限承载力有显著的影响,土体向上渗流,土体有效应力随着渗流作用的增加而减小,会降低抗拔桩的极限承载力;反之向下渗流,土体有效应力随着渗流作用的增加而增大,会提高抗拔桩的极限承载力。

黄土层中提高锚索极限抗拔承载力的措施研究

选取西安某黄土层基坑为试验场地,针对注浆体材料类别、注浆压力大小、锚索孔径大小及锚固段长度变化的四项指标,通过现场抗拔承载力试验,分析和评价了它们对锚索极限抗拔承载力的影响效果。试验结果表明适当增大锚索孔径、采用二次劈裂注浆并选用水泥砂浆注浆材料,均有助于提高锚索极限抗拔承载力;当锚固段长度达到一定长度时,继续增加锚固长度对提高锚索极限抗拔承载力数值的效果不明显。

城市小区永久边坡锚杆挡墙支护中锚杆极限抗拔承载力的预测模型及其应用

为探讨城市小区永久性高边坡锚杆挡墙支护中锚杆的复杂抗拔承载机理及极限抗拔承载力确定方法,结合设计方法、工程实例和实验数据提出一种锚杆极限抗拔承载力的调整双曲线预测模型。工程应用结果表明,基于该模型的预测结果与实测值吻合较好,可供锚杆挡墙设计与施工参考。

扩底桩极限抗拔承载力设计方法比较分析

在非饱和及饱和粉土两种不同土质中进行了埋深比分别为1、2、3、5四种的扩底桩抗拔大尺寸模型试验,得到了桩头荷载-位移曲线,通过s-logt法确定各桩的极限抗拔承载力,分析了饱和度及埋深比对扩底桩极限抗拔承载力的影响。使用《架空送电线路基础设计技术规定》、《建筑桩基技术规范》中推荐的计算方法及国外相关计算方法,采用原位CPT测试、考虑非饱和粉土基质吸力的影响及查表得到的土体参数分别对试验桩进行了极限抗拔承载力计算。通过计算结果与试验结果的对比,指出了采用不同土体参数时扩底桩极限抗拔承载力各计算方法的适用性。

基于图解法的嵌岩抗拔桩极限承载力分析

基于嵌岩抗拔桩现场试验结果,采用图解法对实测荷载-位移曲线进行极限承载力判定取值,并将判定值与实测值进行比较。结果表明,初始直线斜率法受到3.8 mm位移增量的限制,对嵌岩抗拔桩极限承载力取值为实测值的42.0%~102.4%,平均66.0%,偏于保守;双直线交点法的取值为实测值的85.2%~98.5%,平均94.8%,较为合适;L_(1)-L_(2)法的L_(1)取值仅为实测值的15.5%~64.1%,平均29.7%;L_(2)取值方法是现行桩基规范中确定极限承载力的判据之一。当基础变形有严格特殊的要求时,在试桩荷载-位移曲线特征明显的情况下,L_(1)-L_(2)法可以用于试桩承载变形分析,但并不适合用于确定极限承载力。

砂土中单桩抗拔极限承载力的计算

桩侧极限摩阻力是砂土中单桩抗拔极限承载力的主要组成部分,作为计算桩侧极限摩阻力的关键参数——土侧压力系数K的取值合理与否直接影响到单桩抗拔极限承载力计算的准确度。首先,基于密砂和松砂中的桩在上拔破坏时桩侧土压力分别呈被动和主动状态,同时考虑桩侧摩阻力和桩身表面粗糙度的影响,分别推导了不同相对密实度砂土中的土侧压力系数。然后,利用所得到的土侧压力系数并考虑桩侧单位摩阻力发挥的临界深度,按沿桩-土界面发生圆柱状剪切破坏模式建立了砂土中单桩抗拔极限承载力的计算方法。最后,利用该方法对已有的抗拔桩试验结果进行分析和比较,结果表明计算值与实测值吻合较好。

岩层中抗拔桩的承载力计算方法探讨

根据模型试验结果和对岩层中抗拔桩破坏模式的分析 ,通过研究已有的计算公式 ,提出了改进的计算岩层中抗拔桩承载力的公式和计算参数的确定方法 ,然后用模型试验的结果对计算公式进行了检验并用其预测了泸州长江二桥现场抗拔桩的极限抗拔承载力。

非均质软土地基上吸力式沉箱抗拔承载力数值分析

针对非均质软土地基上吸力式沉箱的抗拔极限承载力,运用大型有限元分析软件ABAQUS进行了三维非线性数值分析。通过一定数量的数值计算与分析,较系统地考察了沉箱承受拉拔荷载过程中主动侧土体与结构接触状态对沉箱极限承载力的影响。由此表明:软土地基的不排水抗剪强度、吸力式沉箱结构的长径比、荷载作用点位置等因素对于主动侧土体与结构的接触状态具有一定影响。通过与有关模型试验结果及极限分析上限解的对比分析,在一定程度上验证了有限元计算模型与数值分析结果的合理性。

泉州市区PHC桩竖向抗拔极限承载力预测

根据泉州市区6根现场试验桩的实测资料,对PHC桩上拔荷载-桩顶位移曲线进行拟合分析。基于1stOpt操作平台,选用Levenberg-Marquardt结合Universal Global Optimization-UGO的拟合方法,选用双曲线模型、幂函数模型和双曲线幂函数组合模型对6根现场试验桩的拟合。结果表明双曲线幂函数组合模型的拟合精度最高,相关系数R超过0.9999,基于该数学模型的PHC桩上拔荷载的计算值与实测值的误差一般为-0.48%至0.55%;相对于试验报告给出的单桩竖向抗拔极限承载力为1400kN,根据拟合曲线预测的结果均有不同程度的提高,最高达59.13%。

土钉抗拔承载力计算方法

土钉抗拔承载力是影响土钉设计的关键指标,规范给出的计算方法具有较大的随意性。土钉的极限抗拔承载力受到钉土界面强度、土钉周围土体强度、上部土压力以及土钉杆体材料等因素的影响,本文根据不同情况把土钉拉拔的破坏方式分为4种:(1)沿钉土界面上发生的圆柱形剪切破坏;(2)沿土钉周围土体内部发生土体形剪切破坏;(3)破坏面部分位于钉土界面部分位于土钉周围土体的复合剪切破坏;(4)由于土钉杆体材料屈服发生的破坏。基于摩尔库伦准则,假定土体中侧向压力沿土钉杆体方向线性变化,本文推导了发生土体剪切破坏、复合剪切破坏时的土钉抗拔极限承载力计算公式,通过计算实例表明在大多数粘性土中土钉极限抗拔的破坏方式为土体剪切破坏。

改进的单桩抗拔极限承载力的灰色预测

采用缓冲序列算子,对原始非等步长GM(1,1)模型作修正,并在此基础上建立了等维灰数递补动态预测GM(1,1)模型对单桩抗拔极限承载力进行预测。工程算例结果表明,经缓冲算子修正后的等维灰数递补动态预测GM(1,1)模型,预测精度最高。

抗浮锚杆的抗拔承载力分析和数值模拟

近几十年来,土层锚杆技术在水工建筑、高耸结构、深基坑工程及边坡工程中得到广泛应用,尤其是端头扩大型锚杆的不断改进和应用,它不仅可利用锚固段和孔底扩大头的端头效应提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径和上拔位移量,因此具有广泛的适用性。针对将扩大头锚杆作为抗浮锚杆应用于地下工程中的情形,提出了极限抗拔承载力的计算公式。基于算例分析和数值模拟进一步对其进行验证,结果表明了该理论公式的有效性和适用性,并对极限抗拔承载力的影响因素进行讨论,对建筑结构的地下抗浮锚杆的设计有很好的借鉴作用。