多种工况螺纹钢锚杆应力应变特征研究

针对锚杆应力应变复杂多变、难以准确实测的问题,在开展实验室拉伸测试及DIC监测的基础上,采用数值模拟分析了正常及存在缺陷螺纹钢锚杆在不同工况下杆体应力应变特征及其演化规律。研究结果表明:锚杆杆体最大应力、最大真实应变和最大塑性应变均随着载荷值和载荷类型的增加,总体上呈增大趋势;当锚杆含缺陷时,缺陷部位应力应变明显集中,而缺陷形态、位置等会影响应力应变分布。由于螺纹和横肋等结构以及缺陷的存在,杆体易产生局部应力和应变集中,塑性应变也更大。在高载荷和腐蚀等影响下,塑性应变集中处易发展成为裂纹源头,进而导致锚杆断裂失效。该研究结果可以为锚杆结构优化、状态监测和寿命预测等提供参考价值。

精轧螺纹钢作为压力型锚杆在抗浮中的应用

以成都4层地下室抗浮工程为例,通过对精轧螺纹钢作为压力型抗浮锚杆与普通钢筋作为拉力型抗浮锚杆的计算和基本试验数据进行对比分析,两种抗浮锚杆的试验数据均在规范允许范围内,探讨了在较大水压力情况下采用两种钢筋作为抗浮锚杆的优缺点,在砂卵石地层中采用精轧螺纹钢作为压力型抗浮锚杆单孔极限抗拔承载力更大,获得了良好的经济效益和社会效益。

A286小冠头双线螺栓磨损失效分析

小冠头螺栓与双浮动托板螺母在经过4次拆装后出现咬死现象,拆下后发现螺栓磨损严重。通过对螺栓和螺母进行宏观和微观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、金相组织观察、对比试验验证等方式,分析螺栓磨损失效的原因。结果表明:若双耳浮动托板螺母的收口螺母收口较小,螺栓与螺母螺纹配合过程中产生的摩擦力会异常增加,导致过快磨损;螺栓与螺母材料性质相近,两者在摩擦配合中产生黏着,进而发生磨损。

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。

螺纹钢树脂锚杆的研究现状与趋势

针对近年来我国煤矿树脂锚杆发展现状,指出了目前高强度螺纹钢锚杆钢材质量、外形、横肋及肋间距、尾部螺纹及配套构件在生产及使用过程中存在的问题,并提出今后锚杆支护重点的研究方向和应解决的问题。

8.8级拼接锚栓单向拉伸试验

为了研究采用钢螺纹套筒连接2个8.8级螺栓所组成的拼接锚栓的拉伸性能,对12组36个8.8级拼接锚栓试件进行拉伸试验,以确定不同直径的螺栓和钢螺纹套筒的连接长度,进而确定不同直径锚栓钢螺纹套筒的下料长度;为了确定套筒连接的影响,对4组12个8.8级螺栓进行拉伸试验,并与拼接锚栓试件试验结果进行对比分析。结果表明:当螺杆直径d为16 mm,两螺杆与钢螺纹套筒的连接长度均为0.75 d(螺杆拧入套筒7丝扣)时,试件的破坏均为螺杆从钢螺纹套筒中拔出,其余拼接锚栓试件破坏均为套筒外螺杆被拉断;在相同连接长度下,不同直径不同螺距试件的螺杆螺纹平均挤压应力、平均剪切应力、平均弯曲应力大小相差很小,说明在螺杆与钢螺纹套筒连接长度范围内,3种应力的大小只与直径倍数的连接长度有关;同一直径螺杆单边连接长度越小,拼接锚栓拉伸变形能力越好,拼接锚栓的延性越好,建议螺杆与套筒单边连接长度为螺杆直径的1倍(16,20,24 mm直径的螺杆拧入套筒9丝扣,27 mm直径的螺杆拧入套筒10丝扣),这样既能保证不发生螺杆从套筒中拔出的现象,也能使锚栓有较好的延性;螺杆试件抗拉强度比拼接锚栓试件略高,但相对于螺杆刚度,拼接锚栓试件刚度略有退化。

预应力螺纹钢锚杆扭矩-预紧力转化试验研究

为有效提高预应力螺纹钢锚杆预紧力,降低锚杆断锚、失锚现象,对锚杆扭矩-预紧力转化关系及螺母装配过程中锚杆危险点进行理论分析,得出影响预紧力的因素以及锚杆断裂的原因;研发锚杆扭矩-预紧力转化测试工装,分别检测锚杆预紧过程中施加的总扭矩、螺纹副扭矩、托盘支承面扭矩;研发锚杆滚动式减摩垫片,通过理论分析及现场应用得出其扭矩-预紧力转化关系,降低托盘摩擦损耗对预紧力的影响;研发拉压分离型螺母,通过数值模拟和实验室试验得出其受力云图和扭矩-预紧力的转化关系,降低螺纹副变形、受力环境差对预紧力的影响。研究结果表明:滚动式减摩垫片,可降低螺母与托盘支承面的摩擦,提高扭矩-预紧力转化效率,预紧力提高2倍以上;应用拉压分离型螺母,将传统锚杆螺纹副拉压复合型的集中承载优化为拉压分离型的均布承载,显著缓和锚杆危险面和危险点的应力大小,实现螺纹副协调变形,降低断锚的现象发生。

MJ螺纹沉淀硬化不锈钢螺栓破坏研究

紧固件是传递载荷的重要连接节点,MJ螺纹0Cr13Ni8Mo2Al螺栓因其强度高、抗疲劳性能好、耐腐蚀性优良的特点,可广泛用于火箭的级间对接、助推器捆绑等主承载部位,其可靠性对于火箭整体结构的安全至关重要。本文对其开展了轴向拉力、剪力、楔负载等试验研究,获得了多种载荷条件下的螺栓的失效数据和破坏形貌。同时,采用数值仿真的方法对螺栓在多种载荷作用下失效机理和失效准则进行了研究,并与实验结果进行了对比,发现两者在变形过程、破坏模式等方面吻合良好。

螺纹钢锚杆锚固力性能分析及应用

从粘结力和结构阻力两个方面 ,对螺纹钢锚杆的锚固性能进行了综合分析 ,列举了螺纹钢树脂锚杆在官地矿回采巷道中的应用实例 ,指出了螺纹钢锚杆具有锚固力大、锚固性能好等优点 ,是一种具有广阔前景的支护材料。

加长螺纹钢锚杆在受采动影响保留煤巷中的应用研究

为了解决受采动影响保留煤巷中出现的顶板下沉量大、容易冒顶的问题,在保德煤矿81307一、二号回顺保留煤巷进行了加长螺纹钢锚杆补强支护应用研究试验,结果表明加长螺纹钢锚杆具有良好的延展性,能够适应围岩的变形,起到较好的支护作用。

马道头矿玻璃钢锚杆煤帮支护分析

为了验证马道头矿区玻璃钢锚杆的煤帮支护可行性,明确玻璃钢锚杆的抗拉强度、延伸率及其破坏形式等物理力学性能。在对比普通螺纹钢锚杆的基础上,采用了抗拉试验和数值模拟的方法,对玻璃钢锚杆和螺纹钢锚杆及支护效果进行了测试和对比分析。结果表明:玻璃钢锚杆的延伸率大约为1.5%,其破坏过程主要可分为能量的积聚—释放—破坏三个阶段。玻璃钢锚杆支护煤帮变形量与螺纹钢锚杆煤帮变形量相比,减小了19.62%。在马道头矿采用玻璃钢锚杆进行煤帮支护,效果良好。

基于FLAC^(3D)精细化模拟锚杆横肋对锚固力的影响

运用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合建模手段,建立圆钢锚杆和螺纹钢锚杆模型,通过FLAC^(3D)数值模拟软件,研讨锚杆横肋作用机理,对比分析锚固状态下圆钢锚杆和螺纹钢锚杆在荷载相同时的锚杆-锚固剂-围岩三者之间的力学关系及变形情况。发现2种锚杆轴向应力随着深度的增加逐渐减小且当2种锚杆处于相同埋深时,圆钢锚杆的轴向应力略大于螺纹钢锚杆,所得结果与文献[1]做的相似材料模拟试验结果基本相同,因此可以通过FLAC^(3D)数值模拟软件建立的数值模型,作为深入研究横肋与锚固剂作用关系、锚固剂破坏规律以及不同岩性中锚杆横肋参数选择的一种参考办法。

全螺纹等强度锚杆的轧制设备及工艺研究

全螺纹等强度锚杆是通过对 2 50型轧钢机的设备和工艺等进行改造 ,由轧钢机直接轧制成的自身带梯形大螺距螺纹的新型锚杆 ,具有加工设备简单、工艺合理、成本低。

基于非预应力锚杆的裂缝宽度论采用预应力锚杆的必要性及裂缝控制新方法

《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ476-2019)第7.5.8条对不同抗浮设计等级锚杆锚固体裂缝提出了要求。本文通过对传统非预应力锚杆的裂缝宽度验算,阐述了非预应力锚杆的裂缝控制现状。介绍了PSB精轧螺纹钢预应力抗浮锚杆的工作原理,并在国家规范、标准对砂浆体轴心抗拉强度标准值f_(tk)无相关规定的情况下提出了裂缝控制新方法;抗浮设计等级为乙级时,f_(tk)取值按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)换算;安全等级为丙级的工程,裂缝宽度可通过控制钢筋应力实现。通过计算分析及工程实践,PSB精轧螺纹钢预应力抗浮锚杆工作原理及其裂缝控制方法完全能够满足《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ476-2019)第7.5.8条相关要求,为今后工程起到很好的借鉴作用。

钢管壁哑铃形屈服线模式及承载力计算方法

基于组件法将钢梁-钢管柱螺纹锚固单边螺栓平齐端板连接简化为T形件-钢管模型,并利用参数化的有限元模型分析了T形件-钢管节点在单向拉伸荷载作用下钢管壁平面外受拉性能,发现了钢管柱壁新型的哑铃形屈服线模式。通过虚功原理,建立了钢管壁发生该屈服线模式的塑性极限承载力的计算方法。对不同参数的T形件-钢管节点钢管壁平面外受拉承载力进行了有限元分析,钢管柱壁塑性极限承载力的计算结果与有限元分析结果基本吻合。