Analysis on the anchor mechanism of the full length resin bolt

The purpose of this paper is to reveal the stress distribution characteristic along the full length anchor bolt. Based on the mechanic model set up, the author calculated the anchor mechanism of the full length resin rock bolt. The stress distribution characteristic is different according to different type of surrounding rock. The conclusion is important to optimize the roadway bolt support design.

锚杆岩体界面载荷传递规律及锚固长度设计

为揭示巷道围岩锚固界面脱粘失效机理,量化锚杆支护设计参数,采用三线性粘结滑移模型进行理论分析,对轴向载荷作用下锚固脱粘失效全过程中,锚固段界面剪应力、锚杆轴力分布演化规律以及界面极限锚固力进行研究,根据锚固段长度不同,得到两种界面剪应力分布演化类型。研究结果表明:当锚固长度较短时,界面剪应力存在全长软化阶段;当锚固长度较长时,界面剪应力存在弹性-软化-滑移三段共存阶段。锚固粘结界面弹性段、软化段、摩擦段内的剪应力分别呈现双曲余弦函数衰减分布、余弦函数上升分布、均匀分布规律,锚杆轴力随界面剪应力分布演化呈现多种形态的衰减分布规律。根据锚固界面模型解析计算获得极限锚固力,当不考虑脱粘摩擦力时,极限锚固力随锚固长度的增加趋近于某一固定值;当考虑脱粘摩擦力时,增加锚固长度能够持续提高锚固界面安全系数。研究成果可为锚固机制分析、锚杆支护参数设计提供理论参考。

考虑灌浆料龄期的钢筋-金属波纹管浆锚连接锚固性能试验研究

为研究钢筋-金属波纹管浆锚连接的锚固性能,设计制作18组连接件,并完成拉拔试验。基于试验结果研究钢筋锚固长度la、灌浆料龄期T与螺旋箍筋约束对浆锚连接锚固性能的影响。试验结果表明,所有锚固钢筋均经历完整的弹性阶段与屈服阶段,最终试件表现为钢筋粘结-滑移破坏、钢筋拉断两种破坏形式。当灌浆料龄期T=3 d时,试件均发生粘结-滑移破坏;当灌浆料龄期T=7 d且锚固长度la≥13d时,试件均出现钢筋断裂破坏;当灌浆料龄期T=28 d时,无配箍试件锚固长度l_(a)=7d时、配箍试件l_(a)=5d时出现钢筋断裂破坏。提高钢筋锚固长度、灌浆料龄期与配置螺旋箍筋约束有利于试件的极限强度提高,并趋近钢筋实验抗拉强度,显著降低钢筋的弹性阶段滑移量,提高初始刚度,提升试件的锚固性能。实际工程中,当孔径比不小于2.6时,为确保3 d与7 d锚固性能,锚固长度应大于13d;为确保正常工作中钢筋充分发挥其力学性能,锚固长度应不小于10d。

基于锚杆锚固长度受力全过程力学机理的计算模型研究

在分析锚杆锚固体上剪应力变化基础上,发现锚杆荷载—变形特性与锚固体表面剪应力建立、局部破坏滑移、剪应力消失过程相关。在Mindlin解得到的锚固体上应力分布模型和荷载-位移指数衰减模型的基础上,建立了锚杆受力全过程计算模型。这种模型与锚杆锚固长度相关,能够将锚杆荷载—位移曲线与锚固体表面剪应力变化对应起来。模型分析表明:锚固长度对锚杆的延性作用很大;锚杆荷载—变形曲线不同形态与锚固长度有关。此外,还提出了锚固体表面局部剪应力达到破坏强度时,有效锚固长度的计算方法。

装配式建筑预制柱套筒灌浆连接技术分析研究

通过灌浆套筒的连接原理和受力特点分析,灌浆料对套筒和钢筋的连接机理的总结,套筒灌浆连接在框架柱体系下的受力破坏形式分析归纳,总结预制柱灌浆套筒部位混凝土保护层的控制、套筒连接范围内约束箍筋的合理设置、选择合适的套筒尺寸、主筋在套筒内锚固长度等设计质量控制要点,通过选择合适的检测方式,验证了分析总结和设计质量管控的合理性,为装配式建筑的后续发展提供一定的参考。

抗浮锚杆在贵州岩石地基中的应用探讨

由于目前工程中涉及的有关抗浮锚杆的标准较多。各标准基于试验理论有差异,计算结果相差较大,这就造成了设计人员在实际工程中无所适从,查阅很多标准,最后却只能采用各标准计算结果包络设计收场。花费了大量的时间,并造成了不必要的浪费。本文以贵州某项目岩石地基为例,对比了目前常用的多部标准,分析它们的异同。并通过实际工程的分析对比,得出了贵州地区较硬岩上的岩石锚杆,锚固长度由构造锚固长度控制,锚杆的估算仅需要确定截面面积即可,大大节约设计师的时间,提高工作效率,供设计人员遇到类似工程时参考。

注浆长度与套管类型对扩大头锚索性能的影响

扩大头锚索因具有抗拔承载力大、支护效率高等优点在岩土工程中应用广泛,而注浆段落的长度和自由段保护套管的类型将对锚索受力变形特性产生影响。为此,依托实际工程开展了锚固段注浆+PE波纹管(设计方案)、全长注浆+聚乙烯(polyethylene, PE)波纹管(实际施工常用方案)、锚固段注浆+高密度聚乙烯(high density polyethylen, HDPE)套管、全长注浆+HDPE套管等四种不同工况扩大头锚索的现场拉拔试验,对比分析了不同工况下锚索的拉拔荷载-位移(Q-s)曲线、荷载-弹性位移(Q-se)曲线与荷载-塑性位移(Q-sp)曲线、自由段伸长量比例、刚度系数等受力变形特征。试验结果表明,相同注浆长度条件下,采用HDPE套管相比PE波纹管能够更好地发挥对自由段的隔离保护作用,保证自由段的变形性能;而采用相同套管类型时,注浆长度的增加会导致自由段伸长量值的减小,并会增大锚索刚度系数。在试验研究的基础上,提出现场锚索施工采用锚固段注浆+HDPE套管或全长注浆+HDPE套管的建议方案,从而保证锚索受力变形性能均达到设计预期。

主动柔性防护网锚杆锚固段长度设计研究

随着我国高速公路建设加速推进,越来越多的高速公路进入到运维期,路堑边坡会出现局部崩塌、岩石风化剥落等现象。对于存在落石风险的岩质边坡,工程中一般采用主动柔性防护网进行防护。文章结合工程实际技术指标,通过简化边坡局部崩塌计算模型,得出路堑边坡主动柔性防护网锚杆锚固段长度的简化算法,为锚杆锚固段的长度设计提供技术支持。

HRB400钢筋与UHPC锚固可靠度分析及锚固设计研究

为给桥梁工程中HRB400钢筋与超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)锚固设计提供依据,对两者间的粘结性能及锚固长度进行研究。根据中心拔出试验中54个不同参数HRB400钢筋与UHPC锚固试件的粘结强度结果,回归得到粘结强度计算公式;在此基础上利用中心点法进行锚固可靠度分析与基本锚固长度计算,并与国内外规范基本锚固长度计算结果进行对比。结果表明:《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)和CEB-FIB Model Code 2010计算的基本锚固长度接近,与中心点法相比偏大、偏安全;基于锚固长度计算结果,给出不同保护层厚度下基本锚固长度和钢筋断裂最小锚固长度建议值;提出UHPC相对保护层厚度为0.5时,可采用《混凝土结构设计规范》计算HRB400钢筋与UHPC基本锚固长度和钢筋断裂最小锚固长度;UHPC相对保护层厚度为1.0、1.5、2.0时,可通过修正《混凝土结构设计规范》计算结果取值,基本锚固长度修正系数分别可取0.8、0.65、0.55,钢筋断裂最小锚固长度修正系数分别可取0.85、0.7、0.6。

索道用地脚螺栓锚固长度研究

文中分析了不同规范中基础锚固长度的规定,采用锚固粘结理论分析与规范中地脚螺栓锚固长度对比相结合的方法,分析了混凝土强度、地脚螺栓的外形、保护层的厚度等条件对锚固长度的影响。通过对比不同规范中地脚螺栓锚固长度的取值范围和情况,评估地脚螺栓的合理锚固长度。研究发现,现有多本规范对地脚螺栓锚固长度的规定不一致,会导致设计中产生一些误区。经过数据对比,提出合理的锚固长度取值,确保地脚螺栓安全可靠。对比了国内外索道工程地脚螺栓的材质及锚固长度取值,提出了基于地脚螺栓锚固机理和规范要求的锚固长度设计取值的原则,为实际工程中提供合理的地脚螺栓锚固长度设计参考。

系泊长度及配重对浮式风机平台运动响应的影响研究

本文基于某漂浮式缩尺样机实际工程项目,采用时域分析方法对该半潜式浮式风机平台瞬态响应进行数值仿真计算,深入研究了系泊长度以及配重块重量对锚泊系统导缆孔预张力和浮式平台运动响应的影响规律。结果表明,浮式平台的纵摇、纵荡和垂荡的响应幅值随着系泊长度的增大先增大后减小;增加配重块的重量,会导致平台的纵荡和垂荡先增大后减小,纵摇先减小后增大;当同时改变系泊长度和系泊配重块重量时,配重块重量不影响系泊长度对浮式平台运动响应的变化规律的影响。

超大断面扁平结构隧道施工参数优化研究

基于某超大断面扁平结构隧道的上下台阶法施工段,采用数值模拟方法研究在该工程地质条件下台阶长度和锚杆纵距2种施工参数改变带来的影响。利用数值模型对不同台阶长度(分别为30,40,50,60 m)和不同锚杆纵距(分别为1.0,1.5,2.0 m)情况进行研究,对隧洞周边岩体中塑性区、围岩应力和围岩变形情况的分布规律进行分析,结合数值结果和现场监测数据验证了施工现场采用台阶长度为50 m和锚杆纵距为1 m的施工参数较合理。该研究成果可为超大断面扁平结构隧道的开挖和支护施工参数的合理选取提供参考。

新城金矿破碎岩体巷道涨壳端锚中空注浆锚索支护试验

针对现有水泥注浆锚索施工工艺复杂、养护前期承载力差,无法在支护初期提供预紧力问题,选用涨壳端锚中空注浆锚索对新城金矿深部破碎围岩巷道进行加固支护。为验证该支护方法的支护能力和效果,分别在新城金矿9-3中段下盘运输巷和9-8中段斜坡道上坡段进行井下工业试验。试验结果表明,涨壳端锚中空注浆锚索锚固力在310 kN左右,并可在安装张拉后立即承载预定预紧力,支护效果优于传统注浆锚索。

钢绞线的黏结性能试验研究

为研究钢绞线在混凝土中的黏结性能,设计制作了16组钢绞线-混凝土拉拔试件,进行了钢绞线的单调拉拔试验,分别从破坏模式、峰值荷载、峰值滑移等方面对比分析了锚固方式(直线型锚固及90°弯折锚固)和锚固长度(总锚固长度及竖直锚固段长度)对钢绞线黏结性能的影响规律。结果表明:16组试件的破坏分为2类破坏模式(钢绞线的拔出破坏、钢绞线的断裂破坏),在设计中应该将钢绞线的断裂破坏作为极限状态;钢绞线的直线型锚固方式难以保证钢绞线强度的充分利用,与直线型锚固试件相比,90°弯折锚固试件的峰值荷载更大,峰值滑移更小;总锚固长度le≥500 mm是保证钢绞线强度充分利用的前提,在此条件下,总锚固长度le取600 mm对于限制90°弯折钢绞线的峰值滑移最有效;在保证一定水平锚固段长度的前提下,钢绞线的竖直锚固段长度lv越大,试件的峰值滑移越小;当钢绞线竖直锚固段长度lv取10d(d为钢绞线公称直径)时,峰值滑移的下降最明显,非线性滑移阶段锚固刚度的退化最小;实际工程中,当钢绞线采用90°弯折锚固方式时,总锚固长度宜取600 mm,竖直锚固段长度宜取10d。

济南大北环黄河特大桥总体设计

济南大北环黄河特大桥位于济南绕城高速二环线北环段,由主桥和引桥组成,全长5 830 m。主桥采用(50+350+350+50) m独塔自锚式悬索桥,桥塔为独柱混凝土结构,空间缆索布置,主梁采用双边钢箱梁,通过横梁连接;为提高主桥结构整体刚度,桥塔处采用X形横梁以满足顺桥向双排支座布置要求,并在主跨跨中设置1对辅助斜拉索;桥面板采用钢-UHPC组合桥面板;主缆通过散索鞍后保持竖向无转向,水平横桥向转向14.08°后锚固。主桥采用“先梁后缆”施工方案,钢梁采用支架拼装及顶推施工,塔柱采用爬模施工,塔梁施工完成后进行主缆及吊索架设。滩地引桥上部结构采用装配式预应力混凝土T梁;跨大堤桥及国道220跨线桥上部结构采用变截面现浇预应力混凝土连续梁;堤外引桥上部结构采用先张法预制预应力混凝土工字梁。

顺层岩质边坡稳定性分析及加固设计研究

以南京市栖霞古镇顺层岩质边坡为例,采用极限平衡法和强度折减法对开挖后边坡的稳定性、失稳原因和变形特征进行分析。针对边坡潜在的滑坡问题进行加固设计,模拟不同长度和倾角组合下锚杆加固效果,根据边坡稳定性系数及锚固后边坡位移和应力分布情况,确定锚杆长度7 m、倾角20°为最佳方案,并结合其他加固措施提高边坡的稳定性,分析结果表明,加固后边坡稳定性系数满足规范要求,边坡位移控制在安全范围内,加固设计方案合理可行。

矿用锚索捻距与拉伸力学性能及锚固效果关系

矿用锚索主要由多根钢绞线缠绕而成,具有可弯曲、抗破断能力强及成本低廉等优点,在煤矿巷道围岩、特别是巷道顶板稳定性控制中广泛采用。捻距是制作锚索的重要参数之一,煤矿在选取锚索时,因了解尚浅而往往忽略这一参数。为探究捻距参数对锚索拉伸力学性能与锚固效果是否存在影响,采用理论分析与室内试验相结合方法,初步厘清了捻距参数对锚索拉伸时的几何变形特征的影响,明晰了其对锚索锚固力的影响机制。基于试验获得的锚索拉伸及锚固拉拔数据,构建数值模拟模型,与井下试验结果进行对比,得到了捻距与其极限拉伸载荷、最大锚固力的关系式,获取了能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距。研究结果表明:在锚索受到拉伸时,在一定范围内捻距与延伸率的关系为负相关,与拉伸极限载荷的关系为正相关;锚索-锚固剂界面存在一定的几何匹配关系,捻距减小至其13倍公称直径时,最大锚固力随着捻距的减小而增大;综合分析锚索极限拉伸载荷与最大锚固力等因素发现,能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距范围为13~14倍公称直径。研究成果增加了锚索捻距对拉伸力学性能影响的认识,明晰了对其锚固机制的理解,为锚索制作及煤矿选取锚索提供了参考及理论支撑。

岩溶路基加筋防塌治理的简化设计方法

近年来岩溶地区呈高发态势的路面塌陷灾害不断威胁城市交通安全。用回填压实法治理塌陷时,埋入土工织物所形成的加筋垫层,能增强土体稳定性,防止二次塌陷。然而加筋治理方案中筋材的锚固长度分析及受力计算理论相对缺失,现存的加筋体设计方法也较少考虑塌陷发生后加筋治理铺设范围的选择,这些不足严重制约了土工合成材料在岩溶路基塌陷中的工程应用。针对这一现状,提出了一种岩溶路基塌陷后加筋治理的设计方法。该方法采用条分法对筋材上方土拱以下范围的填土进行受力分析,结合筋−土的作用特点,给出了塌陷区和稳定区加筋体拉力的计算公式,进而推导了加筋治理合理锚固长度的计算公式,并梳理了加筋体锚固长度设计流程;在此基础上,基于相关文献的模型试验结果及前人的计算方法对设计方法进行合理性验证,并进一步讨论塌陷宽度、加筋体最大挠度对加筋体拉力和合理锚固长度的影响。结果表明:(1)提出的加筋设计方法计算简洁,所得结果与试验结果更为吻合,由此建立的土工织物加筋垫层治理岩溶区城市路面塌陷的筋材拉力计算理论,对于工程实践具有一定的指导意义;(2)加筋体拉力在塌陷边缘处达到最大,塌陷宽度才是影响加筋体受力和合理锚固长度的主要因素,而加筋体最大挠度对合理锚固长度的影响较小。

西北地区哈密抽水蓄能电站隧洞洞口段边坡支护效果及抗震分析

为分析强震作用下洞口段岩土质边坡与支护和洞室结构的动力响应规律,以西北地区哈密抽水蓄能电站洞口段工程为例,先提出综合治理方案;后采用现场监测和FLAC^(3D)数值模拟相结合的方法分析治理效果;最后在强震荷载下,分析了支护结构及洞室对岩土质边坡动力响应的影响,并探讨给出一些洞口段工程抗震设防建议。结果表明,治理后稳定系数从1.140增大至1.473,增幅达29.2%;支护结构的施加有效降低了坡面和洞顶轴线的加速度和位移;洞室的存在相较于坡面动力放大效应的影响,对洞轴线影响更大;通过分析坡面和隧洞轴线拱顶衬砌加速度,马道对边坡抗震十分重要,建议该工程抗震设防长度取3.4~4.8倍洞径之间。

基于数值模拟优化采空区巷道锚杆支护参数

为解决综采工作面支护参数与工作面地质、煤层条件不符导致对围岩控制效果不佳,继而引发生产事故的问题,在对工作面地质、煤层条件分析的基础上,基于FLAC3D软件建立数值模拟仿真模型,重点对不同锚杆参数包括锚杆长度、预应力和间距等对巷道围岩附加应力的影响进行仿真分析,最终得出最佳的锚杆支护参数。