Study on Ultimate Pullout Force of Grouting Anchors of the Anchor-Pull Retaining Wall

Determination of the grouting anchor pullout force is a key step during the design of anchor-pull retaining wall, but it is mostly determined relied on empirical formula at present, and the rationality and the safety cannot be effectively guaranteed. Based on the engineering case of the gravity retaining wall of Qinglin Freeway, the model test was designed, and combined with the results of the ABAQUS finite element numerical analysis, it was analyzed that how the anchor axial pulling force distributes. The results showed that the force of the anchor near the wall bolt was large and which far from the wall was small and the ultimate pullout force was proportional to the length, diameter and shear strength. When the end tension of the anchor was small, the top load played a leading role on the anchor tension. This conclusion confirmed the calculation formula of ultimate pullout force was and provided a theoretical basis for anchor-pull retaining wall design and calculation.

胀锁型锚索双向加固窄煤柱试验研究与工程应用

针对沿空掘巷窄煤柱非对称变形问题,提出了对穿锚索双向加固窄煤柱技术,设计了伸长型和胀锁型两种对穿锚索结构及工艺,开展了对穿锚索拉拔试验,试验表明两种锚索结构均满足抗拉要求,从锚索破坏形态、施工便捷性和材料经济性等方面对比分析,确定胀锁型对穿锚索为窄煤柱双向加固的首选。进一步通过相似模型试验与数值模拟研究了不同加固方式下煤柱承载变形规律和对穿锚索受力特征。结果表明:双排紧密型对穿锚索加固试件较未加固试件峰值荷载提高了96.04%,且随着锚索排数及数量的增加,窄煤柱双向加固稳定性越来越高,胀锁型对穿锚索提高了煤柱破坏前的能量储存量和临界破坏点。最后,在济宁三号煤矿123_(下)04工作面运输巷开展胀锁式对穿锚索加固窄煤柱工程试验,监测显示对穿锚索锚固力超过220 kN,锚索加固区煤柱帮鼓量降低70%,窄煤柱整体稳定性好,窄煤柱双向加固技术可行,为沿空掘巷工程提供了新技术途径。

抗浮锚杆极限荷载现场试验及抗拔承载力预测

基于青岛某工程抗浮锚杆的极限承载力现场拉拔试验,对抗浮锚杆荷载-位移规律进行分析,明确“一锚多筋”型抗浮锚杆破坏形式、破坏机理,同时,采用三次多项式函数预测极限上拔位移下抗浮锚杆的抗拔承载力。研究表明:锚杆的荷载-位移曲线呈“缓变-陡升”型;锚-岩界面黏结强度较小,抗浮锚杆主要产生锚固体拔出破坏;规范公式预测值存在较大偏差。通过三次多项式函数的回归分析,杆体位移的误差控制在10%以内,且锚杆杆体位移小于20 mm时,预测精度最高可达97.4%。研究结果对该地层抗浮锚杆的设计与工程应用具有一定的参考价值。

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。

抗浮锚杆技术介绍及工程特性研究

近年来工程抗浮事故频发,抗浮锚杆在结构设计中常被用作抵抗地下水浮力的处理手段之一。然而,目前对抗浮锚杆的抗拔承载性能的研究仍存在不足,缺乏对锚杆的杆体受力理论、荷载传递机理和长期承载特性的研究。本文详细介绍了不同类型的抗浮锚杆以及抗浮锚杆的施工过程,并基于某实际工程项目开展了抗浮锚杆的现场静载试验。通过现场试验对抗浮锚杆的抗拔承载特性、抗拔承载力理论计算公式和长期承载特性进行了分析和研究,并将抗浮锚杆的抗拔性能和传统静压桩基的抗拔性能进行了对比分析。研究结果表明:双折线模型理论计算公式可以较好地模拟实测的抗浮锚杆抗拔荷载-位移曲线,能够为后续抗浮锚杆工程的设计提供理论参考;抗浮锚杆相比于传统静压桩基具有较好的抗拔承载性能,抗浮锚杆是一种安全可靠的地下工程抗浮设计的选择;采用抗浮锚杆的地下室长期监测数据显示,地下室最大累计上浮位移基本在1.1 mm以下,说明抗浮锚杆的长期承载特性较好。

黄河下游冲积地层高压旋喷锚索拉拔特性研究

为揭示黄河下游冲积地层高压旋喷锚索的拉拔特性,基于济南起步区黄河大道地下快速路基坑工程,选取了两组共8根高压旋喷锚索进行拉拔试验,并利用ABAQUS进行单根高压旋喷锚索拉拔精细化有限元计算。通过现场试验与数值计算结果对比,分析了高压旋喷锚索侧摩阻力和端阻力承载机制,研究了极限抗拔承载力的计算方法。结果表明:随加载荷载增大,高压旋喷锚索锚固段从全长弹性到局部塑性再到局部破坏后达到极限承载力,侧摩阻力峰值由端部向后不断传递,锚固体前段4m的侧摩阻力约占总侧摩阻力的86.9%,锚固段长度可进一步优化;加载期间,高压旋喷锚索端阻力持续增大,达到极限破坏时端阻力承担的荷载约占总荷载的30%,使得其位移增量变化较稳定。考虑端阻力提高效应及施工工艺因素,提出了黄河下游冲积地层高压旋喷锚索极限抗拔力承载力计算公式,通过与其他不同计算方法的对比分析,验证了该计算公式的合理性。

多支盘锚杆的原型试验与荷载传递特征分析

多支盘锚杆是新近研发的新型锚固结构,与普通锚杆相比具有优良的工程特性。在多支盘锚杆室内模型试验研究的基础上,通过极限平衡理论推导出多支盘锚杆极限承载力理论计算公式,计算模型结果与室内实测数据基本一致,验证了计算公式的有效性。为了进一步掌握多支盘锚杆的荷载传递特性,开展了现场边坡锚固原型试验,利用现场多支盘锚杆拉拔测试所得数据研究了多支盘锚杆的支盘直径、支盘间距和支盘个数对多支盘锚杆极限承载力和变形控制能力的影响。试验结果表明:在粉质黏土中,当支盘间距大于等于4倍支盘直径时,可认为各支盘能独立工作,充分发挥多支盘锚杆的承载力;在相同条件下,与普通锚杆相比,随着多支盘锚杆的支盘直径从300 mm增大到500 mm以及支盘个数从1个增加到3个,多支盘锚杆的抗拔承载力提高非常明显,其变形控制能力也大幅度增强;多支盘锚杆的轴力传递曲线在支盘位置发生突变,呈陡降型,充分体现支盘在抗拔方面的贡献作用。该研究成果为多支盘锚杆的工程应用奠定了良好的理论基础。

基于金属粉末的3D 打印锚杆与混凝土粘结性能研究

3D打印技术具有快速成型、质地均匀的优势,近年来在土木工程领域中的应用备受关注。本文采用铝合金、不锈钢、模具钢3种金属粉末利用选择性激光熔化(SLM)打印技术制作金属锚杆,对比了不同类型的3D打印锚杆与真实锚杆的拉伸性能。研究发现,3D打印不锈钢锚杆在拉伸强度和应变规律上与真实锚杆相似。在此基础上,进一步探究了3D打印不锈钢锚杆与混凝土之间的粘结性能。结果表明,相比真实锚杆,3D打印不锈钢锚杆与混凝土的粘结强度更高。当混凝土强度等级为C30、C40时,3D打印不锈钢锚杆与混凝土的粘结强度分别提升了1.73%和1.64%。除此之外,3D打印不锈钢锚杆与混凝土的粘结应力—滑移曲线上升段斜率相对较大,峰值粘结强度对应的滑移值相对较小。

基于扩孔锚固的参数优化分析及力学性能试验研究

针对软弱煤岩体锚固性能差、锚固力低的技术难题,提出采用锚固孔扩孔锚固的方法提高锚固力;采用数值模拟方法分析了钻孔围岩、锚固剂及锚杆的力学特征,并对扩孔参数进行优化分析;结合实验室树脂锚固剂的锚固效果试验,确定了扩孔段长度120 mm,最大扩孔直径58mm为最佳扩孔参数,并研发了扩孔装置。实验室锚杆拉拔对比试验表明:扩孔锚固所能提供的抗拔力显著高于正常锚固,平均锚固力增大1.63倍,且在锚固剂与钻孔围岩脱粘后,锚固力衰减较小;扩孔段锚固体对钻孔围岩具有“压密-破坏-压密”的循环过程,表现出“延性破坏”特性,避免锚固力出现较大幅度的衰减。

锚杆-膨胀土界面的力学特性影响因素研究

锚杆支护在治理膨胀土边坡滑塌方面应用广泛,为了研究围压及含水率对锚杆-膨胀土界面极限抗拔应力和剪切刚度模量的影响,以冀北地区重塑膨胀土为研究对象,采用自制拉拔试验系统,开展了不同围压和不同含水率条件下的拉拔试验,对极限抗拔应力和剪切刚度模量进行分析.试验结果表明:极限抗拔应力与剪切刚度模量同步变化,在含水率趋于最优含水率时达到最大值,后随含水率的增大而减小;拉拔应力与锚固体轴向应变关系曲线中存在两个较为明显的拐点,可将曲线分为三个阶段;极限抗拔应力、剪切刚度模量与围压呈正相关线性关系。

压力分散型锚索极限承载能力的研究

文中主要介绍压力分散型锚索的锚固机制和受力特征,并结合工程实例,通过现场拉拔试验和理论极限承载力计算,分析压力分散型锚索极限承载能力,为工程应用中的压力分散型锚索设计、施工等提供借鉴。

软弱土层中抗浮锚杆承载力检测设备技术研究

某项目深基础处于深厚的淤泥质粉质粘土层中,基坑支护设有两层水平内支撑,基础防水板下按2 500 mm间距设置了高强精轧钢抗浮锚杆,为实现在内支撑梁下软弱土层上进行高强锚杆的现场承载力检测,研制了一种组合试验装置,并对其制作安装过程、现场组合和使用注意事项进行了介绍。经项目实践应用,该新型组合试验装置满足软弱土层中高强度锚杆承载力检测要求,可有效解决低空间、软弱土、大变形等现场难题,可为同类工程现场的抗浮锚杆抗拔试验提供借鉴。

基于拉拔实验的锚索可靠性分析

预应力锚索普遍应用于基坑支护工程中,而锚索施工质量的可靠性对于基坑工程安全有重要意义。因此,该文基于现场锚索拉拔实验结果,分析与评价该锚索是否达到设计要求,同时利用MIDAS有限元软件建立锚索在基坑开挖结束锚索轴向应力与位移变化特征的数值模型,综合评价该基坑锚索的可靠性。

预应力锚索接长连接装置的研制与应用

针对现有锚索抗拔试验装置无法对外露长度5~10 cm的既有截断预应力锚索高效实施试验等问题进行研究,在常规锚索抗拔承载力检测技术的基础上进行了改进创新,通过理论计算、数值仿真分析和现场试验等手段,研制出了新型预应力锚索接长连接装置。装置技术在外露长度很短的预应力锚索中使用,安全合理,施工方便快捷,适用性好,已成功应用于实际工程项目的既有截断预应力锚索中,成功地解决了外露长度不足的既有永久预应力锚索的抗拔承载力检测无法高效实施的难题,为存量巨大的既有支护结构的安全性普查提供了可靠的技术手段。

浆锚搭接拉拔试验与有限元分析

浆锚搭接是装配式结构常用的连接方式,但大多应用于装配式结构中小直径钢筋的连接,对大直径钢筋的浆锚搭接拉拔性能研究较少。为获得大直径钢筋浆锚搭接的性能指标,文中设计拉拔试验研究25、28mm直径钢筋在不同搭接长度条件下的锚固性能,针对钢筋应力及基材裂缝发展进行研究,并利用实体有限元软件ANSYS进行模拟试验,分析拉拔过程中应力与裂缝的发展。结果表明仿真分析可有效预测5级荷载后应变与裂缝进展趋势,钢筋锚固长度在35D~45D范围内时试验过程中未出现拔出情况且基材混凝土未发生明显破坏,结构安全可靠。验证了大直径浆锚搭接结构的可行性。

GFRP锚索粘结性能试验研究

目前在锚索支护工程中常使用的锚筋材料为钢绞线,但钢绞线存在着自重大、不易切割、耐腐蚀性差等问题。GFRP锚索因其具有高强抗拉、耐腐蚀、轻质、易切割等特点,逐渐引起众多专家和学者的注意。因粘结性能作为评价锚固体系好坏的一个重要指标,若采用GFRP锚索代替钢锚索应用于实际工程中,研究GFRP锚索与水泥基体的粘结性能是十分必要的。通过室内拉拔试验,对单根GFRP锚索在不同水泥基材料及多根GFRP锚索在同种水泥基材料中的粘结性能开展研究,研究结果表明:单根GFRP锚索在水泥砂浆中的破坏形式为锚索断裂破坏、单根及多根GFRP锚索在水泥净浆中为试块脆性破坏;单根GFRP锚索在水泥砂浆中的最大粘结强度与极限滑移量均大于在水泥净浆中;在水泥净浆中,GFRP锚索的数量与极限荷载成正比关系,与其最大粘结强度和极限滑移量成反比关系。

不同注浆材料填充下的GFRP组合锚杆抗拔特性试验研究

本文针对不同注浆材料填充下的GFRP组合锚杆抗拔特性开展试验研究。通过现场拉拔测试试验,可以发现:在充分考虑“钢绞线+GFRP筋”组合形式弹塑性变形基础上,采用普通混凝土砂浆和超高性能混凝土进行灌注的GFRP组合锚杆,两者抗拔性能均满足设计要求,该两种注浆材料强度的大小不影响组合锚杆锚固性能的发挥。

基于BOTDR的锚杆拉拔试验研究

对锚杆应力分布状态的监测一直是岩土锚固工程中的难题之一。针对基于布里渊光时域反射计分布式光纤传感技术的特点设计了传感光纤的布设方案及安装工艺;结合锚杆拉拔试验,分析了这一技术用于锚杆应力状态监测的可行性。结果表明:基于BOTDR的分布式光纤传感技术具有结构简单、易于布设安装和测量范围大的优点,可以直观地得到锚杆在各级荷载下锚杆的通体应力、应变分布特征,试验中获得的多项测试数据的规律性都较好,该技术在锚杆应力应变分布状态的长期监测中具有广阔的应用前景。

高强不锈钢绞线网与ECC黏结-滑移关系模型

高强不锈钢绞线网与ECC的黏结是二者协同工作的基础,且黏结-滑移关系模型是其黏结性能的综合反映,故通过对17组51个高强不锈钢绞网增强ECC薄板试件进行单边拉拔试验,研究横向钢绞线间距、纵向钢绞线直径和相对锚固长度等因素对钢绞线网在ECC中黏结性能的影响规律。试验结果表明,横向钢绞线的设置可使黏结破坏由脆性破坏转变为延性破坏;高强不锈钢绞线网与ECC的黏结滑移曲线可分为5个阶段,分别为上升段、微降段、延性强化段、下降段和残余段。基于试验结果,对钢绞线网在ECC中的黏结破坏特征和黏结-滑移机理进行分析,在相关黏结-滑移关系模型的基础上,提出钢绞线网与ECC的黏结-滑移关系模型,并进行模型参数分析。所提模型及模型参数计算公式与试验结果吻合良好,能较好地反映钢绞线网与ECC的界面黏结滑移特征。

重复荷载作用下岩锚体系力学特性和黏结性能试验研究

为研究岩锚体系在重复荷载作用下的性能,设计2组室内试验,试验采用钢筋锚固混凝土基体模拟岩锚体系。通过对体系施加重复荷载,得到在重复荷载作用下锚的拉拔力与位移的全过程;利用预埋在体系内部的应变片,实测锚束体–灌浆体界面的黏结应力分布及其变化规律,提出在重复荷载作用下的钢筋–混凝土界面的黏结应力分布特点。试验结果表明:2组试件在重复荷载作用下的破坏形式均为锚束体从灌浆体中拔出。为描述体系的破坏过程,基于试验结果及已有的研究成果,提出破坏过程中荷载位移变化的4个阶段。在此基础上,探讨破坏过程中界面上黏结力的变化特性,并根据不同阶段的临界位移,提出重复荷载作用下岩锚体系的设计建议。