自密实再生混凝土与带肋钢筋间的黏结性能

为研究自密实再生混凝土(RASCC)与带肋钢筋的黏结性能,设计了18组试件,通过中心拉拔试验研究混凝土强度、钢筋直径、黏结长度和保护层厚度对黏结性能的影响。研究表明:RASCC与带肋钢筋的黏结强度随混凝土抗压强度呈指数型增长,随劈拉强度呈线性增长,随钢筋直径和黏结长度均呈抛物线型增长,随保护层厚度的增加呈先增大后稳定的趋势。基于试验结果,提出了RASCC与带肋钢筋的黏结强度和临界锚固长度计算公式,建立了RASCC与带肋钢筋的黏结-滑移本构模型。

复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

锚杆支护是一种加固边坡的有效方式,但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少,且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论,以全长粘结型锚杆为对象,根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式,推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比,提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程,结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。

宜都长江大桥南岸重力式锚碇基础方案比选

湖北宜都长江大桥(原名白洋长江公路大桥)为主跨1000 m双塔单跨钢桁梁悬索桥,南岸(宜都岸)锚碇场地覆盖层厚约51.4 m,其中中粗砂混卵石、卵石层厚约46.9 m,属强透水、含水丰富地层,所含第四系孔隙水与长江水力相互连通,地下水位与长江水位基本持平。针对南岸锚碇工程区深厚富水砂卵石层的地质情况,提出沉井基础、地下连续墙基础和浅埋扩大基础方案,并从结构方案、施工方案、工程经济性等方面进行综合比选,推荐采用工程量最小、地下水位以上施工、经济性最优的浅埋扩大基础。浅埋扩大基础采用矩形平板基础,平面尺寸为101 m×71.5 m,基坑开挖深度为8.0 m。对该方案进行安全性验算,结果均满足设计和规范要求。

基于多级锚固承载层的软岩巷道支护技术研究

针对软岩巷道在传统支护条件下,围岩变形大且较难控制的问题,以红庆梁煤矿软岩巷道为例,根据巷道支护现状,提出了一种基于多级锚固承载层的软岩巷道支护技术,建立了锚固-围岩耦合作用力学模型,分析了支护参数对巷道围岩应力和变形的影响。利用FLAC3D对比分析了优化前后巷道围岩的稳定性。结果表明:采用多级锚固承载层支护方案后,顶板垂直位移明显下降,最大值由22.9 mm降为13.3 mm,两帮水平位移由15.4 mm下降为8.1 mm,塑性区域明显缩减。

基于有效锚固层厚度的煤系巷道顶板叠加梁支护理论及应用

通过对巷道顶板岩梁的变形及破坏特征分析,确定了顶板岩层失稳的宏观过程;针对煤系巷道顶板沉积岩层的分层特征,建立了煤系巷道顶板叠加梁力学模型,基于其协调变形及共同承载特性,求解出了叠加梁中各分层岩梁等效承载应力、层间作用力以及锚杆(索)支护强化参数,揭示了锚杆(索)对叠加梁结构的支护作用机理,即优化不同抗弯刚度的各层顶板的承载应力分配,充分发挥各岩层力学承载性能,控制顶板岩层的整体下沉,同时提高叠加梁的黏聚力及变形模量,间接强化整体锚固结构的承载强度。针对顶板叠加梁支护结构在巷道不同服务阶段的失稳条件,提出了煤系巷道顶板支护的“有效锚固”状态以及有效锚固层厚度理念,用于评价巷道支护中锚杆(索)对顶板实际的锚固能力,形成了煤系巷道顶板叠加梁支护理论。基于该支护理论,以皖北煤电集团任楼煤矿Ⅱ7_(3)24S工作面回风巷为工程背景,对其在近距离煤层、采空区下伏成巷条件下进行了顶板支护设计,根据层间距在>6,4~6以及2~4 m的3种不同范围,将该巷道进行了分区,通过对顶板叠加梁结构进行分析与有效锚固层厚度计算,分别确定了在不同巷道区域内采用锚杆与注浆锚索为主的支护技术参数,并结合现场工业性试验验证了该支护方案的合理性与有效性。

预应力锚索锚固段的剪滞-脱黏模型

基于预应力锚索锚固体从岩土体中拔出计算模式,通过锚固体与灌浆材料的界面界面层变形–破坏过程分析,将锚固段分为弹性区、塑性滑移区和脱黏区,建立锚固体–岩土体界面力学模型,采用与Coulomb条件关连的流动法则,导出界面应力分布的理论解;同时,构造具有剪胀和滑移特性的新型有限元界面单元,采用数值模拟的方法与界面应力分布的理论解进行相互验证,为锚固体受力的计算、分析与锚固体的设计提供理论依据。分析表明,锚固体的弹性区和脱黏区的受力较小,主要受力部分是塑性滑移区。因此,锚固体荷载的主要工况是塑性滑移状态,在研究或进行锚固体设计时应该主要基于这种变形状态。提高滑移区脱黏前的最大剪应力和增大滑移区的范围是提高锚固体的锚固力的实质。

层状岩体开挖洞室围岩块体稳定分析及锚固方法

由于层状岩体的稳定性受层面控制,在该类岩体中进行开挖常常导致块体的失稳,给工程建设带来巨大的危害。本文从层面与结构面组合形成的块体系统稳定性分析入手,运用改进的块体理论,进行了块体稳定分析程序的开发,对定位、半定位块体的系统稳定性分析方法进行了探讨。以西龙池抽水蓄能电站地下厂房为例,对围岩中的块体进行了系统稳定分析。通过实际开挖验证,表明了分析结果的合理性,开发的程序可供同类工程参考使用。本文所提出的方法可为地下工程施工期的超前预报、围岩的系统锚固支护设计提供重要依据。

锚固多层碳纤维布加固钢筋混凝土梁的试验研究

为了进一步验证采用波形齿夹具锚锚固碳纤维布可以完全避免碳纤维布端部的剥离破坏,分别对采用粘贴4,6,8,10层碳纤维布加固的4根钢筋混凝土梁进行了抗弯加载试验。试验结果表明,由于采用了波形齿夹具锚作为碳纤维布的端部锚固措施,尽管粘贴的碳纤维布层数较多,并且碳纤维布的粘贴质量也较差,然而抗弯加固的碳纤维布都没有出现端部的剥离失效问题,并且碳纤维布的强度也得到了较充分的发挥。

深厚覆盖层下锚碇沉井基础的极限承载力及其长期稳定性研究进展

评述深厚覆盖层下锚碇沉井基础的极限承载力及其长期稳定性问题的国内外研究进展,重点讨论锚碇沉井基础的极限承载力、短期和长期变位以及稳定性的基本理论和研究方法,详细阐述在该领域的研究现状和存在问题,并提出了未来研究重点和发展趋势。

白洋长江公路大桥主桥设计

白洋长江公路大桥主桥为主跨1 000m的双塔单跨钢桁梁悬索桥,北岸边缆跨度276m,南岸边缆跨度269m。该桥采用塔连杆+柔性中央扣支承体系,通过塔连杆的转动满足加劲梁纵向位移与转动要求。桥塔采用混凝土门形结构,北塔高142.5m,南塔高151m,基础为分离式承台+群桩基础。钢桁梁全宽36.7m,高7.5m,采用2片主桁,华伦式桁架,主桁与桥面系分离,桥面系采用钢-混组合桥面系。充分利用长江优质航道资源及桥下水深条件好的优势,钢桁梁采用30m大节段吊装。主缆采用1 860MPa锌铝合金镀层高强钢丝,吊索采用1 960MPa镀锌钢丝绳。主索鞍、散索鞍鞍体采用铸焊结合结构。主缆采用型钢锚固系统,白洋侧锚碇采用重力式嵌岩锚,宜都侧锚碇位于富水巨厚卵石层中,国内首次采用浅埋扩大基础。

存在不确定性分离面危岩体的锚固工程优化设计

危岩体无显著变形时,很难从一组结构面中确定分离面位置。为了科学加固此类危岩体,从2个工程案例概化出存在不确定性分离面危岩体的稳定性分析模型,探讨了分离面位置变化对倾倒式和滑移式危岩体稳定性和剩余下滑力(矩)的影响规律,提出了锚固工程优化设计的标准。结果表明:两类危岩体潜在分离面的深度增大时,倾覆力矩或剩余下滑力均呈现先增后减的趋势,稳定性最小位置为关键分离面。锚固工程可采用长短不同的锚固体,长锚杆穿过低于设计安全系数的潜在不稳定区,短锚杆穿过关键分离面和最大剩余下滑力的位置,所提出的优化设计方法对基岩山区地质灾害治理工程设计具有指导意义。

苏通大桥锚固区应力数据的分层去噪处理

比较苏通大桥锚固区应力监测数据与气象资料后发现,气温对锚固区应力的影响显著.为了给锚固区传力机制分析提供准确的应力数据,结合同步气象观测资料,根据不同时段各噪声强度的差异,采用基于时段尺度的小波分层去噪方法逐级分离出气温对锚固区应力的不同影响.分析结果表明,该方法可基本消除气温对锚固区应力的影响,对类似索塔锚固区的高耸构筑物受力分析具有很好的工程应用效果.

公路顺层岩质边坡开挖稳定性分析及锚固设计

运用FLAC3D数值软件建立了某公路等倾顺层岩质边坡的"层-面-层"分析模型,并通过监测桩提取代表点的水平应力和位移,进而模拟边坡的稳定性,获得相应滑面。在推测滑面基础上,反算出滑面的参数,进而评价潜在滑体的稳定性。根据潜在滑体的稳定性及预算推力,对坡体作了锚固设计,并通过理正岩土软件验证了设计的可靠性。案例边坡开挖后,后缘张拉裂缝的位置与推测滑面的后缘位置一致,锚固方案实施后坡体稳定。

带肋钢筋与超高延性水泥基复合材料的黏结性能

超高延性水泥基复合材料(UHDCC)是新型纤维增强混凝土,受拉时表现出超高的延性和应变硬化能力。为提供UHDCC应用于受力构件的界面黏结理论依据,进行了45个钢筋在UHDCC中锚固的拉拔试验,考察了锚固长度、浇筑方式、保护层厚度、90°弯钩等对黏结性能的影响。试验结果表明:由于纤维约束作用,试件未发生劈裂破坏;UHDCC的浇筑方式显著影响黏结强度,垂直浇筑的黏结强度大于平行浇筑;由于UHDCC的应变硬化现象,试件锚固长度从4 d增大到6d时黏结强度有上升趋势,大于6 d时中心锚固试件(保护层较厚)锚固长度对黏结强度影响不大,偏心锚固试件(保护层较薄UHDCC材料的约束作用减小)随锚固长度增加黏结强度降低;直锚段钢筋长度为4 d时,增设90°弯钩(4 d)后,承载力提升幅度可达67%,但随着直锚段长度增加,弯钩对承载力提升幅度减小;绝对锚固长度相等时直锚组试件承载力大于带弯钩的试件,弯钩段锚固并不等价于直锚钢筋,弯钩锚固必须保证直锚段长度。论文分析了带肋钢筋与UHDCC之间的黏结滑移机理,给出了UHDCC直接锚固的黏结强度公式。

施工中几个钢筋构造问题的理解与探讨

混凝土结构中钢筋保护层的厚度、钢筋接头连接的方式、同一连接区段钢筋接头面积百分率、钢筋位置等构造规定对结构工程的可靠度、耐久性、抗震性能等起着重要作用。施工中必须纠正不正确的做法,严格按照设计、规范和标准图集的要求执行,把构造措施真正落实到位才能有效保证工程质量。

大松动圈下锚固承载层支护效应的弹塑性解

对于大松动圈围岩巷道,锚杆和围岩共同作用在松动圈内部形成了"锚固承载层"。为研究大松动圈下"锚固承载层"对巷道围岩应力分布的影响,通过理论推导和实例分析,认为"锚固承载层"在极限平衡状态下对塑性区提供的支护强度pid由锚杆支护强度pi和锚固承载结构强度两部分组成,根据支护强度pi和锚固层厚度b的关系提出了"锚固界限厚度"概念。对于松动圈外的围岩,将巷道周边的应力分布进行了重新计算并与传统的FinnerKastner解进行了比较。研究表明:承载结构在巷道稳定性控制中占据主导作用,支护强度和承载结构协调作用更有利于巷道维护,修正Finner-Kastner解可为深部巷道围岩支护机理研究以及巷道支护参数设计提供理论依据。

基于锚固力学效应巷道围岩稳定性分析

为了分析巷道在锚杆支护时锚杆和围岩耦合作用下形成的锚固承载层对巷道围岩稳定性的影响,根据围岩应力分布曲线特点,将巷道围岩划分为塑性区和弹性区进行研究。结合Mohr-Coulomb准则,分析锚杆在施加预紧力时引起容重的变化,可求解得到锚固承载层范围内切向应力的解析表达式,由静力平衡方程推导计算出锚固承载层外边界所能提供的等效支护力以及在等效支护力作用下巷道围岩塑性区的应力、半径和巷道位移计算解析表达式。通过上述所求的计算解析表达式结合全长锚固锚杆的预紧力、长度、间排距来分析3者对巷道围岩的力学效应影响。研究结果表明:等效支护力对巷道围岩的稳定性有一定的影响,在等效支护力的作用下,对巷道围岩应力分析可知,围岩应力峰值发生变化,且位置向巷道壁转移;全长锚固锚杆预紧力越大,锚杆长度越长,间排距越密,锚固承载层范围内的等效支护力越大,对巷道围岩的稳定性越有利;锚固承载层厚度与等效支护力的大小成正比,随着等效支护力的增大,巷道围岩的塑性区范围和巷道表面位移都会明显下降,等效支护力对围岩的稳定性有着很好的抑制作用。通过FLAC 3D数值模拟对理论分析结果加以验证,根据模拟锚固承载层作用下的塑性区半径和巷道表面位移分析可知,数值模拟与理论分析结果基本一致。

深部煤层大巷围岩破坏特征及强力锚固控制技术

河南焦煤能源有限公司赵固一矿北翼深部煤层回风大巷围岩节理化严重,在采掘支承压力作用下,矿压显现强烈,表现为两帮收缩、底鼓严重,巷道支护系统失效。针对此问题,采用数值模拟方法研究原岩应力场、采动应力场和支护应力场的“三场”应力分布特征,为巷道高强支护提供理论依据,同时应用再造承载层巷道围岩控制原理,提出北翼深部煤层回风大巷采用“锚网索+喷浆+注浆+底板鸟笼锚索+补强锚索”围岩控制方案,并用数值模拟方法对不同支承压力作用下的巷道围岩变形、塑性区演化、支护受力和主应力差等进行研究,结果表明:随着支承压力集中系数增大,巷道断面收缩率逐渐增加,围岩塑性区由拱形演变为蝶形、蟹形和龟形;锚索在高支承压力作用下将逐步失效,主应力差呈现多峰值现象。工程实践表明,提出的强力锚固支护技术能有效控制围岩的变形破坏,具有较好的技术性和经济合理性。

土层锚固体应力传递机制

基于锚固体轴对称受力特征开发了一种土层锚固界面试验装置,结合二维数字散斑相关方法,获得随着荷载加大锚固体周边土体的位移场及应变场变化规律。试验结果表明,锚固体的位移带动周边土体变形主要出现在靠近锚固体的一小薄层范围内,其变形具有范围稳定、连续、线性和剪胀等特征。采用与Coulomb屈服条件相关联的流动法则建立锚固体界面层的本构关系,并推导出了锚固体在拉拔荷载条件下的轴力和剪应力分布的表达式。分析结果表明,锚固体上的剪应力分布的均匀程度与土层密实度密切相关,土层的密实度越低,其抗力系数、内摩擦角越小,则锚固体上的剪应力分布越均匀,而抗力系数和内摩擦角较大的土层,其剪应力分布特征与岩石锚固体的理论及实测成果相似。

温州瓯江北口大桥主桥总体设计及结构选型

温州瓯江北口大桥为高速公路和普通国道合建的通道,结合建桥条件对该桥主桥进行总体设计及结构选型。受通航孔位置、净空尺度控制,综合考虑防洪影响、结构受力和施工难度等因素,主桥采用主跨2×800m的三塔悬索桥。南边缆跨跨径为348m,北边缆跨设置6根背索,跨径为230m,两边跨均采用悬吊结构。选取平层合建和双层合建两种加劲梁方案进行比选,最终采用结构受力合理、建设难度较低的双层钢桁梁方案。为解决中塔主缆抗滑移的技术难题,该桥中塔选取整体结构刚度大、抗风稳定性好的纵向A形混凝土塔,并采用设置竖向摩擦板的中主索鞍。中塔基础采用整体性和稳定性好、能承受船舶直接撞击作用的沉井基础。边塔采用H形混凝土塔,钻孔灌注桩基础。南、北锚碇均采用安全可靠的重力式锚碇,北锚采用扩大基础,南锚采用大型沉井基础。