刚性条带式带齿加筋土的极限拉拔力模型

"立体加筋"体系的核心就是在传统水平筋条的基础上布置不同形状的竖向筋条或三维形式的空间加筋。作为一种典型的立体加筋方式,刚性筋材的条带式带齿加筋土经三轴压缩试验、拉拔试验以及挡墙和地基模型试验证明,可以显著地提高加筋土体的强度和地基极限承载力,增强土筋的综合摩擦特性,限制土体变形。采用染色砂法,对带齿筋材的平面应变拉拔试验过程进行了观察。通过分析齿筋前方染色砂土标记线的运动情况和水平标记线的变化情况,发现在拉拔过程中,齿筋前方土体会首先被挤密加强,成一个刚性的楔体,然后周围其他土体会产生绕刚性楔体与齿筋的流动。根据齿筋的宽高比,假定了刚性楔体的形状,从而确定了绕流阻力的分布情况。借鉴沈珠江院士对于抗滑桩阻力的分析方法,推导了刚性条带式带齿加筋土的拉拔阻力模型。在应变控制式拉拔试验机上,进行了法向应力分别为25,50和75kPa的条带式带齿加筋土的拉拔试验,将试验结果与模型计算值进行比较,二者比较接近。

工作荷载和高地温环境下锚杆极限拉拔力试验研究

针对复杂工程环境中高地温导致锚杆支护结构锚固性能劣化和结构损伤的现象,研究工作荷载和高温同时作用下对其极限拉拔力的影响。基于力学相似原理设计并制作了3组共9个锚杆试件,通过室内逐级加载拉拔试验,得到试件在不同工作荷载和养护温度作用下,锚杆的极限拉拔力变化规律。研究结果表明:工作荷载越大养护温度越高的试件其裂缝数量最多且宽度最宽;所有锚杆试件的荷载-位移曲线大致相同并且都存在弹性、屈服、塑性强化和拔出破坏4个阶段,曲线呈现三折线特征;当试件的工作荷载一定时,试件的极限拉拔力随养护温度的升高呈现先增高后降低的规律;当试件的养护温度一定时,试件的极限拉拔力随工作荷载的增大而减小。

BFRP筋材与水泥基材料粘结性能及极限拉拔力试验研究

用68个中心拉拔试件试验研究了不同直径BFRP筋材与水泥基材料的粘结性能,并进行了2组多束BFRP筋材锚杆现场拉拔试验。试验结果表明,BFRP筋材与砂浆粘结强度一般大于4.5 MPa,锚杆设计时,BFRP筋材锚杆与砂浆的粘结强度标准值可取4.0 MPa,设计值可取2.0 MPa。多束BFRP筋材组成锚杆时,平均单根锚杆极限抗拔力约为筋材极限抗拔力的77.3%~82.1%。采用BFRP筋材替代钢筋锚杆,可根据极限抗拔力,按等强度替代原则进行设计。试验结果为BFRP锚杆设计提供了必要的参数。

带齿格栅拉拔性能数值模拟及极限拉拔力的计算方法

针对新型土工筋材——带齿格栅,采用数值模拟方法对其拉拔过程进行研究,对比考察了绕流滑动模型、Perterson-Anderson模型、Jewell模型、Chai模型、Rankine模型和数值分析模型在计算单齿格栅拉拔力时的准确性,研究了带齿格栅界面摩擦特性。在因素分析的基础上提出了多齿格栅极限拉拔力计算式。研究表明:1)对于单齿格栅极限拉拔力,由Jewell模型计算所得结果与数值模拟结果最为接近(平均误差约为5.35%),Rankine模型在筋材拉拔力计算中应用简便且误差较小。2)在相同的试验条件下,带齿格栅的拉拔力远高于普通土工格栅;相应地,带齿格栅的界面黏聚力和界面摩擦角、拉拔系数以及各级法向应力作用下的似摩擦系数均比普通格栅要大。3)对于多齿格栅,其极限拉拔力与齿筋数目、齿筋间距、法向应力分别呈指数、对数和线性关系。最后,采用构建的多齿格栅极限拉拔力算式计算了不同工况条件下的极限拉拔力,验证了其可靠性。

竹筋-夯土界面的拉拔试验研究

为了研究竹筋-夯土界面性能,设置4种不同类别影响参数——轴向压力(40、80、120、160 kPa)、竹筋构造形式(无竹节、单竹节和单竹节且端部弯起构造形式)、竹筋宽度(1、2、3 cm)、埋置长度(210、290、370、450 mm)进行拉拔试验.结果表明:轴向压力从40 kPa增加到160 kPa时,拉拔力峰值增加了4.37 kN,增幅达47.7%;竹节和端部弯起构造都能提高竹筋与土体间的端阻力,从无竹节到单竹节且端部弯起构造,拉拔力峰值增加4.76 kN,增幅达42.6%;竹筋宽度与埋置长度增大时,竹筋与土体的摩阻力和侧阻力增大,竹筋宽度从1 cm增加到3 cm时拉拔力峰值增加了5.49 kN,增幅达65.4%;埋置长度从210 mm增加到450 mm,拉拔力峰值增加了5.67 kN,增幅达72.4%.竹筋与夯土界面的作用力主要由化学黏结力、摩阻力和端阻力组成;4种影响因素均可以显著提高拉拔力峰值,而增加埋置长度效果最显著.

拉拔试验确定锚杆界面粘结强度的理论模型

通过现场拉拔试验确定全长粘结锚杆与岩土介质的界面粘结强度时,对界面剪应力沿杆长均匀分布的假定使得计算结果与现场实测误差较大。该文通过理论分析和建模,揭示了拉拔荷载作用下锚杆界面粘结应力沿杆长服从负指数分布的规律,提出了一种确定界面粘结强度的实用方法;并用现场实测数据验证了理论模型的精度,为实际工程中正确确定锚杆的极限拉拔力和合理锚固长度提供了科学依据。

混凝土无机胶植筋拉拔试验研究

对108根钢筋进行了混凝土无机胶植筋拉拔试验。研究了无机胶作用下的植筋锚固性能。采用双因素方差分析法对植入钢筋的直径大小及锚固深度对植筋的极限拉拔力的影响程度进行显著性检验。根据试验数据拟合出三者间的关系式,为设计提供参考。

围岩坚硬程度影响下隧道砂浆锚杆拉拔试验

砂浆锚杆是隧道及地下工程领域最为常用的锚杆形式。为探究围岩坚硬程度对砂浆锚杆拉拔力、端头位移的影响,通过不同强度的混凝土和钢片模拟了不同岩体坚硬程度的围岩,选用?22 mm螺纹钢筋和M20型水泥砂浆模拟了锚杆-灌浆体组合结构。以室内试验为研究手段确定了不同围岩坚硬程度影响下砂浆锚杆的极限拉拔力和极限位移,以及拉拔过程中的锚固系统的变形规律。

土层BFRP锚杆现场拉拔试验研究

新型BFRP锚杆作为一种抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀性强、抗震性与疲劳性俱佳的玄武岩纤维锚杆,现已走入土木工程的支护结构,有逐渐替换传统钢性锚杆的趋势。但其第一、二界面的力学传递性能研究还不够完善,针对这一问题,本文将从不同直径、不同成孔方式、是否带扩大头三方面展开研究,得出以下结论:(1)直径越大极限拉拔力越大。当锚杆较细时放置过程中容易出现偏心情况,且锚固体完整程度越差;(2)相同直径下不带扩大头,极限拉拔力挤风1#>取3#>挤1#,但是三种者差距很小,说明在考虑第一界面破坏的情况下成孔方式对BFRP锚杆极限拉拔力对基本没有影响;(3)对比挤密成孔和风钻成孔,第一界面强度带扩大头的锚杆要高于不带扩大头11~16%左右,风钻成孔下的第一界面强度无论锚杆是否带扩大头均大于挤密成孔;(4)挤密成孔条件下,由于锚固长度只有1m,且孔壁较光滑,第一界面的强度是第二界面强度的2.5~3倍,建议工程中适当加大锚固长度,采用高压注浆来增大第二界面的强度;(5)根据锚固体上的裂缝分布和破坏情况,从上至下依次将其分为拔出裂缝、应力集中裂缝和低强度裂缝。

高温及围岩粗糙度对锚杆灌浆料抗拔强度影响的试验研究

为研究高地温隧道干热环境中锚杆支护结构锚固性能劣化问题,设计不同温度及围岩粗糙度下锚杆灌浆料抗拔强度试验。采用不同类型钢管模拟围岩粗糙度,并将试件在不同温度下养护。通过试件拉拔试验,得到不同养护温度及围岩粗糙度下锚杆的荷载-位移曲线,利用SPSS软件对试验数据进行回归分析。结果表明:锚杆养护温度对其抗拔强度有一定影响,养护温度低于35℃时,锚杆的抗拔强度随温度升高而增大,养护温度高于50℃时,锚杆的抗拔强度随温度升高而减小;对于无螺纹锚杆试件,锚筋与灌浆料界面的黏结强度大于钢管与灌浆界面;围岩粗糙度对锚杆的抗拔强度有较大影响,围岩粗糙度越大,锚杆的抗拔强度越大,锚固效果越好。

盘式锚杆微观锚固机理数值模拟分析

盘式锚杆通过锚盘在土体中发挥作用,很大程度上提高了锚杆的极限拉拔力,表明盘式锚杆在微观锚固机理上有其自身的特殊性。通过MIDAS-GTS数值模拟软件进行建模,分析普通锚杆和盘式锚杆的微观锚固机理,总结出盘式锚杆的特点和优势,更好地指导盘式锚杆在工程实践中的应用。

土工格栅握裹锚杆注浆体挡土墙新技术研究

在粉土路基中,由于锚杆注浆体与土体之间的摩阻力较小,使得锚杆给挡土墙提供的拉拔力不足,针对此问题,提出土工格栅握裹锚杆注浆体来提高锚杆拉拔力的措施,设计了室内模型试验,验证了该技术的可靠性,可使锚杆极限拉拔力提高10% ～ 30% ,有效地约束了挡土墙的侧向变形.

锚-土界面力学分析及拉拔试验研究

基于弹塑性状态下锚固体与周围土体之间的变形协调,建立围压条件下土层锚杆荷载传递机理模型,推导外荷载与锚固土层塑性半径及锚杆极限拉拔力之间的理论计算式。通过拉拔试验,分析锚固体所处应力状态、粗颗粒含量及土样含水率对土层锚杆极限拉拔力的影响。结果表明:在一定范围内改善土层锚杆所处的应力状态,有利于防止土层锚杆瞬间从土层中拔出;土样粗颗粒含量为60%时,试样较为密实,拉拔过程中土颗粒间的应力分布相对均匀,锚杆的承载力相对较大;在相同围压条件下,土层锚杆的极限拉拔力随着含水量的增加呈现出先增大后减少的趋势;试样极限拉拔力理论计算值与室内试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。

带加强锚固片的双向土工格栅拉拔试验研究

在普通双向土工格栅的节点处通过捆扎带连接加强塑料锚固片,使其成为拥有三维立体加筋效果的带加强锚固片土工格栅。通过室内土工格栅的拉拔试验,比较带加强锚固片土工格栅与普通土工格栅在与土体相互作用时对土体的加强效果并分析其规律。通过对试验得到的数据进行整理并分析,研究带加强锚固片土工格栅在不同变量条件下相对于普通土工格栅对拉拔力的影响情况。试验分析结果表明,随着法向应力的增大,带加强锚固片土工格栅承载的拉拔力随之增加。随着锚固片距离节点长度的增加,加强锚固片土工格栅承载的极限拉拔力效果减弱。根据试验结果以及理论分析,带加强锚固片土工格栅相比较于普通土工格栅筋土界面间似黏聚力和摩擦角均有了相对的提高。随法向应力的增加,极限拉拔力的主要占比由锚固片的端承阻抗力转变为筋土界面间的摩擦阻力。

混凝土植筋受冲击后粘结性能试验研究

进行了混凝土植筋在落锤冲击荷载作用后的粘结锚固性能试验。试件按植筋深度的不同分为4组,每组试件分别进行了静力拉拔试验和5种冲击加载工况试验,冲击荷载峰值为同组试件静力极限拉拔力的0.6-1.5倍,试件在承受冲击力作用后再进行静力拉拔试验。结果表明,植筋深度小于临界锚固长度的试件,承受较大冲击荷载后试件的承载力即完全丧失,承受较小冲击荷载后试件的承载力虽未完全丧失,但延性大幅度降低;对于植筋深度相当于临界锚固长度的试件,承受冲击荷载后试件仍有较大的抗拉拔承载力,但延性降低较大;当植筋深度大于临界锚固长度时,试件在承受冲击荷载后仍有良好的抗拉拔承载力和延性。

网格尺寸对格栅-砂-黏土界面特性影响的离散元分析

为研究网格状带齿加筋砂垫层体的优化尺寸,通过采用二次开发的椭球形颗粒模拟砂土、平行黏结模型模拟筋材,建立了基于PFC3D颗粒流数值模型,系统分析了筋材横肋间距、齿筋高度及长短轴比3个变量对拉拔抗力的影响,揭示了筋土之间的相互作用机理。结果表明:拉拔位移较小时,3个变量对拉拔阻力基本无影响;随着拉拔位移的增大,齿筋阻力、横肋阻力及纵肋阻力逐步发挥;在相同的孔隙率和砂层厚度下,网格的最优尺寸为6d50,齿筋的最优高度为1.2d50。研究成果可为土工格栅在工程中的应用提供借鉴。