预应力锚杆张拉应力损失分析及控制方法

为保证预应力锚杆张拉应力值接近设计值,通过工程现场试验的方法分析出现张拉应力值损失原因,并提供方法进行控制。结果表明,设备误差、安装误差及固有结构应力损失都会造成张拉精度不足的问题。通过现场增加张拉设备及测力计联合试验的方法能够有效提高张拉施工精度。

全长锚固锚杆支护软岩巷道围岩承载结构力学响应解析

为研究高应力软岩巷道围岩在全长锚杆锚固后围岩力学承载结构的稳定性,考虑软岩峰后强度软化时的扩容特性和全长锚固锚杆受力边界条件,建立了全长锚固锚杆力学模型,推导得到锚杆受力解析式。并通过将锚固力等效为体积力的形式建立了全长锚固围岩力学模型,将其由浅及深依次划分为锚固残余区、锚固塑性软化区、非锚固塑性软化区及弹性区,推导了各分区的应力表达式。结合工程算例分析了空间效应、扩容系数、锚杆长度和托盘反力等因素对围岩应力和锚杆受力的影响规律。结果表明:受空间效应影响,巷道变形破坏呈现渐进式发育,借此提出了“锚固调控区”的概念,即在全长锚固锚杆支护过程中,围岩的虚拟支护力和锚固力处于此消彼长的状态,从而抑制围岩应力向深部转移,有效减小了塑性区范围。锚杆安装时机越早,作用于杆体的围岩变形越大,且与围岩之间更易形成共同承载体;锚杆轴力与扩容系数呈正比关系,随着扩容系数增大,锚固力增长速率显著加快,保证了锚杆对围岩径向应力的恢复作用;锚杆长度越大,围岩/锚固剂界面粘结范围越广,使得沿杆体的轴力分布及其峰值明显增大,进而使围岩切向应力峰值区向洞壁方向偏移;全长锚固锚杆托盘反力对残余区和塑性区边界的影响较小,其作用主要体现在改善锚杆受力情况,充分发挥锚杆锚固作用及护表能力。

深部高应力巷道注锚喷支联合控制技术研究

针对深部高应力巷道围岩大变形控制难题,选择水峪煤业十采区运输大巷为研究对象,综合采用现场调研、理论分析和现场试验等方法,分析了深部高应力巷道围岩、支护结构破坏特征和围岩强度特征,研究了巷道围岩大变形的主要影响因素,在此基础上提出了以约束混凝土支架与注浆锚索为核心的注锚喷支联合控制技术,并在现场进行了工业性试验,有效保障了深部高应力巷道围岩的稳定,对类似条件的巷道围岩控制具有一定的参考价值。

悬索桥的无应力状态控制法

悬索桥施工过程中的计算呈现出大位移非线性特征,成桥状态取决于各构件的初始无应力状态、荷载大小以及边界约束条件。当不考虑材料随时间变化与加载过程相互影响时,可以采用无应力状态控制法进行计算。然而,在非线性求解的过程中,由于增量步的选取不同,可能导致结果收敛于不同的平衡状态。因此,引入了结构受力后拓扑不变性条件,将无应力状态控制法推广到适用于非线性非常显著的悬索桥的先缆后梁吊装施工和先梁后缆张拉施工控制过程的计算中,并证明了成桥状态仅与主梁的无应力线形和缆索的无应力长度有关,与吊装和张拉的先后顺序无关。通过实际桥梁的施工控制过程验证了无应力状态控制法的可操作性、高效性和高精度。

高应力煤巷围岩多维预应力锚索桁架应用研究

分析了某矿1209材巷围岩大变形特征,提出采用多维预应力锚索桁架进行控制;研究了维预应力锚索桁架主要优势和作用原理,并在现场进行了应用实践,现场监测得出采用多维预应力锚索桁架进行控制后巷道围岩顶板和两帮变形量显著降低,保障了巷道围岩的稳定性,取得了良好的应用效果。

岩石地基超深超长地下结构裂缝控制设计

结合实际工程-贵州饭店和贵阳市六广门污水处理厂,对高抗浮水位条件下岩石地基上超深超长地下结构的裂缝控制进行了理论计算与分析,论述了其裂缝控制要点。通过采用优化设计后的防水滑移层以及可释放水平刚度的抗浮锚杆,释放地基水平约束,结合温度控制及补偿收缩混凝土的应用等措施,达到构裂缝控制预期目标,为今后岩石地基上超深超长地下结构的裂缝控制设计提供借鉴及参考。

预应力锚索抗滑桩工程中锚索拉力实测与分析

为研究分析锚索桩的力学性状,对深圳市黄贝岭滑坡治理的锚索桩进行了长期的原型测试。由测试结果分析得出:锚索拉力随时间的变化可分为三个阶段,即锚索拉力迅速减小阶段、锚索拉力缓慢变化阶段和锚索拉力的稳定阶段,锚索拉力缓慢变化阶段中锚索拉力的增大或减小取决于预应力长期损失和滑坡推力之间作用的结果;抗滑桩的作用过程可划分为三个状态,即锚索的张拉锁定状态(状态Ⅰ)、最大滑坡推力作用状态(状态Ⅱ)和设计所允许的状态(状态Ⅲ)。锚索桩的整个作用过程就是由状态Ⅰ,经过状态Ⅱ,逐渐向状态Ⅲ发展。设计锚索、桩、桩锚共同作用的结构安全度应该相互匹配,协调一致,使锚索桩的作用发挥最大效果。

李家峡水电站边坡预应力岩锚设计

按《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》,锚索的预施应力计算 ,应该是正常使用极限状态设计计算内容。根据该标准 ,结合李家峡边坡预应力锚固工程实践 ,讨论了影响预应力锚索、张拉控制应力计算的各种因素 ,并提出了一种计算方法。

预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用

为改善传统抗滑桩的受力状态，提高抗滑桩的利用率和加固效果，降低工程成本，将预应力锚索应用于抗滑桩，在铜山铜矿选厂滑坡治理中取得良好的效果。

预应力锚杆背拉结构的力学性态研究

对滑坡治理工程的一种新型抗滑结构—预应力锚杆钻孔抗滑桩结构的受力状态和抗滑机理进行了室内试验和现场监测研究。得到了该结构受力及抗滑性的一些规律 ,为该类结构的设计和研究提供了试验依据。

滑坡治理方法及其应用实例

对目前国内外滑坡治理方法进行总结综述，例举了滑坡治理的几个实例，指出了滑坡治理的优先考虑方法。

极近距煤层下位煤层巷道围岩控制原理及应用

为了解决极近距煤层巷道支护技术难题,分析巷道围岩特征及变形规律,总结已有支护形式,提出围岩控制原理。概括为:①利用高强度锚杆施加的高预应力,把巷道开挖初期形成的叠合梁顶板转变成组合梁顶板,显著降低煤岩层顶板的挠度和应力,提高顶板浅部煤岩层的强度,增强其承载能力;②采用短锚索提供高预紧力,串联顶板深浅部煤岩层,增大组合梁的厚度和强度,再降低煤岩层顶板的挠度和应力,提高顶板整体结构的稳定性;③选用高强度锚杆加强两帮支护,控制煤帮变形和破坏,确保巷道整体稳定。据此提出水峪矿5116面运输巷支护设计,巷道围岩变形得到显著控制。

深部强采动大断面煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术

针对深部剧烈动压扰动影响下软碎煤体巷道围岩持续大变形破坏的控制难题,以某矿深部强采动影响区典型大断面软碎煤体巷道为研究对象,分析了深部煤巷经历强采动影响下的矿压显现规律,阐明了引起围岩大变形破坏的主要原因,得出了煤巷围岩的主要控制难点。基于此提出了深部强采动大断面煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术,煤巷浅部围岩锚索注强化锚固技术提高了主体承载结构的围岩强度,为内部造穴卸压创造了良好的施工环境;两帮煤体深部应力高峰区采取大直径孔洞造穴卸压,阐明了在不破坏浅部锚固围岩稳定性基础上使煤巷两帮高支承压力峰值转移至造穴孔洞实体煤侧的卸压机制。内部大直径造穴孔的布置使深部煤岩体的变形向卸压孔洞群转移,为深部煤岩体持续向外运移提供让压补偿空间,浅部强化锚固能有效阻断深部煤岩体向煤巷空间运移,减少煤巷两帮围岩变形量;提出大断面煤巷围岩外锚-内卸的“固结修复、桁索强锚、内卸转移、内外协同”控制机理,并通过相似模拟及数值模拟的方法验证了煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术的可行性。现场工程实践表明:煤巷采取外锚-内卸协同控制技术,有效抵御了大断面软碎煤体巷道在强采动影响下的两帮围岩大变形,显著改善了煤巷围岩应力状态。

大体积混凝土锚碇温度场与温度应力场仿真分析

大体积混凝土是大型桥梁建设中必须面对并认真解决的新课题。结合厦门海沧大桥大体积混凝土锚碇分层浇筑动态施工过程,基于三维非稳定温度场和徐变应力有限元法,对锚碇施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算。计算中考虑了外界气温的周期变化、太阳辐射、水化生热、浇筑温度、分层厚度、徐变及混凝土弹性模量随龄期变化等因素的影响。仿真结果给出了温度场、温度应力的特性、分布及其随时间变化规律。通过仿真分析,能预测大体积混凝土结构中任一点任何时刻温度、应力及是否会开裂等信息;能细致地进行混凝土结构的防裂研究,客观地评价所制定的施工方案是否合理,提高工程的抗裂能力与安全性;提出相应的温控措施,为类似工程提供参考依据。

自由式单孔多锚头防腐型预应力锚索的施工质量控制

锦屏一级水电站存在复杂的不良地质现象,设计采用了大量的自由式单孔多锚头预应力锚索,对各级边坡进行加强支护处理。针对锚索施工专业性强、施工工艺复杂、质量控制节点多的特点,从此类型锚索的施工工艺入手,全面介绍了各施工环节的质量控制要点。

预应力锚索孔内扩孔工艺的研究

预应力锚索技术是进行滑坡治理、边坡锚固等地质灾害治理中的常用技术,传统锚索内锚头自由地搁置在内锚固段孔内,在无预应力状态下进行内锚固段注浆;而自承载式预应力锚索在有预应力的状态下注浆,有利于充分发挥浆体材料及岩体的力学性能。对于中硬以下碎裂岩层,采取在锚固段进行扩孔,在扩孔段安装自承载式锚索承载体,承载体扩体后,利用孔壁的摩擦力和扩孔段端部的承载力进行初张拉锁定。因此,研究了一种适用于中硬以下岩层(抗压强度<30 MPa)且适合使用空气潜孔锤钻进工艺的扩孔钻具和钻孔工艺,通过进行扩孔钻进室内试验,结果表明,该扩孔钻具和工艺能够实现在锚固段进行分段扩孔。

递控式锚杆荷载传递规律的数值分析

研究目的:既有高承载力锚杆普遍存在外锚结构物设计尺寸较大的问题,项目在研究荷载分散型锚杆基础上提出了一种边坡锚固新结构———递控式锚杆。采用三维显式有限差分法对其传力机制进行数值模拟研究。研究结论:(1)锚杆受力时黏结段切应力不是均匀分布的,而是按单峰值指数曲线形式分布;递控式锚杆能将集中荷载分散成若干个较小的力作用于不同的滑体黏结段上,充分调用自由段自身的地层强度;(2)数值分析结果和定性分析、模型试验的结果基本吻合,表明数值模拟锚杆作用过程是可行的;(3)递控式锚杆克服了传统锚杆反力荷载全部由外锚结构物承担的缺陷,可有效减小反力结构尺寸;(4)该研究成果可应用于边坡加固和病害快速治理。

向家坝水电站右岸陡崖预应力锚索施工质量控制

向家坝水电站高边坡地质条件较差,且分布有煤层及废弃采空煤洞和高处陡崖可能形成的潜在不稳定块体。通过采用预应力锚索加固山体边坡,对不稳定危岩施加正应力和抗滑阻力,从而提高边坡的整体性和稳定性,保证锚固工程的施工质量是提高高边坡稳定性的关键。结合具体施工过程,简要介绍了预应力锚索结构及材料选择、施工过程和施工工艺质量控制要点。

预应力混凝土连续钢绞线张拉力施工控制计算分析

对预应力混凝土连续梁桥来说,预应力的施工控制是桥梁质量控制的关键环节,如何准确地控制锚下张拉力对桥梁施工质量控制有非常重要的意义。预应力混凝土连续梁桥的孔道摩阻系数、孔道偏差系数、钢绞线回缩量等参数的理论值与实测值存在较大偏差,如果在张拉施工时仍按设计值张拉钢绞线,可能造成预应力储备不足或超张拉等情况发生。对预应力混凝土连续钢绞线张拉力的施工控制进行了计算分析,研究了调整锚下张拉控制应力的计算理论。结果表明,孔道摩阻系数、孔道偏差系数、钢绞线回缩量等参数对预应力控制影响较大,预应力钢绞线张拉前应通过试验获得预应力张拉所需的各项控制参数,并通过计算分析得出钢绞线张拉所需锚下张拉控制应力。研究成果可为同类桥梁预应力钢绞线张拉施工提供借鉴。

自锚式悬索桥体系转换施工控制研究

自锚式悬索桥体系转换过程几何非线性突出,吊索索力相互影响,仿真分析存在诸多困难,但吊索的无应力长度仅在张拉时发生改变,不随荷载的变化而变化,依此规律提出了吊索张拉的无应力状态数值模拟方法。根据某自锚式悬索桥的特点,在系统总结体系转换控制条件的基础上,详细探讨了可能的吊索张拉方案,重点对其中的3套典型方案采用无应力状态法进行了数值模拟,综合比较并给出了推荐方案。该自锚式悬索桥按照推荐方案的施工步骤完成了吊索张拉,全过程施工控制精度高,较好的达到了预期目标。