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孔道弯曲条件下拉力型锚索锚固段受力特征模型试验研究

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工程地质学报 2017年第3期25卷 740-746页

作者：于贵朱宝龙索玉文中铁西北科学研究院有限公司兰州730000 西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621010

预应力锚索技术作为一种有效的加固技术广泛地应用于各类工程中。由于地质因素和技术因素的影响,锚索在实际工程施工中极其容易发生钻孔偏斜或孔道弯曲等问题,尤其是在大吨位-超长孔深锚索钻孔中该问题尤为突出。为得到孔道弯曲情况下... 详细信息

预应力锚索技术作为一种有效的加固技术广泛地应用于各类工程中。由于地质因素和技术因素的影响,锚索在实际工程施工中极其容易发生钻孔偏斜或孔道弯曲等问题,尤其是在大吨位-超长孔深锚索钻孔中该问题尤为突出。为得到孔道弯曲情况下锚索的受力特征,开展了孔道弯曲条件下的室内足尺模型试验,用一定强度的混凝土来模拟岩体,并且预埋具有一定弧度的锚索构件,通过分级张拉预应力锚索来测量在受力过程中孔道弯曲情况下锚索锚固段剪应力、轴力等分布情况,并与孔道直线状态下受力特征进行了对比。试验结果表明,孔道直线状态时锚索锚固段内外两侧剪应力的分布规律与孔道弯曲情况下并不完全相同,在同级荷载张拉时,锚固段弯曲内侧剪应力比外侧剪应力值大;轴力沿锚索长度方向由大变小,直至为0;锚索围岩压力在注浆体内外两侧变化规律基本相同,但孔道内侧受压,外侧受拉。

关键词：足尺模型试验拉力型预应力锚索孔道弯曲受力机理

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孔道弯曲情况下压力分散型锚索设计方法研究

孔道弯曲情况下压力分散型锚索设计方法研究

作者：武传智西南科技大学

学位级别：硕士

压力分散型锚索是一种岩土锚固技术,属于荷载分散型锚索的一种,在近半个世纪以来广泛的用于各种边坡支护的实际工程中。这种锚索的特殊性在于有多个单元锚索,这些锚索分布于不同深度的钻孔处,在张拉力作用下,这些单元锚索体通过承压板... 详细信息

压力分散型锚索是一种岩土锚固技术,属于荷载分散型锚索的一种,在近半个世纪以来广泛的用于各种边坡支护的实际工程中。这种锚索的特殊性在于有多个单元锚索,这些锚索分布于不同深度的钻孔处,在张拉力作用下,这些单元锚索体通过承压板可以把张拉力转化为对注浆体的压力,可以很充分的利用锚索自身的特点,最大程度上给岩土体一个稳定的锚固效果。但由于在实际施工中,受到地质及施工技术等因素的影响,导致在施工钻孔时发生了孔道偏斜这种现象;为了得到锚索体以及注浆体实际的受力特性,并根据实际的受力情况设计出在孔道弯曲情况下压力分散型锚索,就要对孔道弯曲工况下的压力分散型锚索进行设计方法研究。为了得到压力分散型锚索实际的受力情况,本文在模型试验和理论推导两个方面对比孔直和孔弯情况下压力分散型锚索,最终得出孔道直线和弯曲情况下注浆体轴应力、注浆体与岩土体剪应力的分布规律并得出其设计研究方法,以此来对国内实际工程来进行一定的指导。本文完成的主要工作有:1)对预应力锚索孔道发生弯曲的原因及危害进行了分析总结。导致孔道弯曲的原因有三个,分别是地质因素、施工工艺因素以及钻机技术的因素;钻孔弯曲会导致最终的成孔弯曲,锚固效果下降。2)制作了孔道弯曲和孔道直线两种情况下的压力分散型锚索锚固段的足尺模型试验,本次试验中采用了水泥土作为模拟土体,这与以往模型试验中采用混凝土为模拟岩体相比较,可以探究出塑性状态下锚索锚固段的轴应力、剪应力及位移的分布规律,这也是本文与前人所做工作的不同之处。影响锚固段轴应力和剪应力的因素非常多,包括单元锚固长度、注浆体的横截面尺寸、弹性模量、泊松比以及孔道弯曲的角度等。3)通过模型试验的拟合数据分析,绘制了轴应力及剪应力的应力应变曲线以及注浆体的位移曲线,发现了压力分散型锚索的最大轴应力在孔弯情况下要略小于孔直情况;而剪应力的大小排序为:孔弯锚索内侧>孔直锚索>孔弯锚索外侧。4)理论推导出了孔道弯曲情况下压力分散型锚索锚固段的轴应力及剪应力公式,还有锚固段注浆体的位移公式,并提出了锚索体及单元锚固长度的设计方法;在推导的过程中考虑了孔道弯曲的角度和弧长这边界条件进去。5)推到出的公式与试验得到的结果进行对比验证。虽然试验拟合曲线和理论推导曲线有一定的偏差,但两部分曲线的总体分布规律是一致的,这证明了理论推导的方向正确,分布规律与试验结果一致。

关键词：压力分散型锚索模型试验理论推导孔道弯曲

孔道弯曲情况下压力分散型锚索锚固段的受力机理研究

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孔道弯曲情况下压力分散型锚索锚固段的受力机理研究

作者：牛小玲西南科技大学

学位级别：硕士

压力分散型锚索技术自研发成功以来,作为一种最有效的加固支护技术,广泛应用于铁路、公路、水利、工业与民用建筑等工程中。它能够充分调动岩土体的自承潜力,利用并调节岩土的自身强度来达到提高自稳能力的效果。但由于其问世时间尚短,... 详细信息

压力分散型锚索技术自研发成功以来,作为一种最有效的加固支护技术,广泛应用于铁路、公路、水利、工业与民用建筑等工程中。它能够充分调动岩土体的自承潜力,利用并调节岩土的自身强度来达到提高自稳能力的效果。但由于其问世时间尚短,设计计算方法还不成熟,理论研究远落后于工程应用,有诸多问题需做进一步详细研究。例如,由于自然因素和技术因素,锚索在工程施工过程中极易发生孔道弯曲状况。因此为得到锚索更切合实际的受力情况,对孔道弯曲情况下锚索的受力机理的研究作为一个全新的课题更应引起关注。为得到锚索更切合实际的受力情况,本文分别通过模型试验与数值模拟研究分别得到孔弯和和孔直条件下压力分散型预应力锚索的轴应力以及注浆体与围岩孔壁间剪应力的分布曲线,对提高我国压力分散型锚索的相关锚固理论及实际应用具有指导意义。本文完成的主要工作有:(1)分析总结了锚索孔道发生弯曲的原因及危害。(2)通过模型试验与模拟分析得到了孔直和孔弯锚索在分级张拉荷载下的受力情况,主要对锚固段的轴应力以及注浆体与周边岩体剪应力的分布规律进行分析研究。(3)通过分析结果曲线,得到:孔弯锚索的轴应力大于孔直锚索的轴应力且作用范围更广;孔弯锚索内侧剪应力大于孔直剪应力大于孔弯外侧剪应力。(4)相关结论为压力分散型锚索的进一步理论及试验研究及实际施工提供相关依据。

关键词：压力分散型锚索孔道弯曲剪应力轴应力

拉力型锚索孔道弯曲情况下受力机理研究与分析

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拉力型锚索孔道弯曲情况下受力机理研究与分析

作者：索玉文西南科技大学

学位级别：硕士

预应力锚索技术作为一种最有效的加固支护技术已经广泛应用于铁路、公路、水利水电、工业与民用建筑等工程中。它主要是通过充分发挥岩体的自承潜力,调节和提高岩土的自身强度和自稳能力,减轻支护结构的自重等方面来实现其支护作用。除... 详细信息

预应力锚索技术作为一种最有效的加固支护技术已经广泛应用于铁路、公路、水利水电、工业与民用建筑等工程中。它主要是通过充分发挥岩体的自承潜力,调节和提高岩土的自身强度和自稳能力,减轻支护结构的自重等方面来实现其支护作用。除此之外,预应力锚索还能节约工程材料,保证施工的安全与稳定,因而具有显著的经济和社会效益。但是由于自然因素和技术因素的影响,锚索在实际工程施工中及其容易发生孔斜和孔道弯曲等问题,尤其是在大吨位—超长孔深锚索钻孔中该问题尤为突出。为得到锚索更切合实际的受力情况,对孔道弯曲情况下锚索的受力机理的研究作为一个全新的课题更应值得关注。本文主要通过理论研究和模型实验研究两方面对该问题进行了研究分析。理论研究方面,本文结合Mindlin解推导了预应力锚索在孔道弯曲情况下锚固段的应力场公式,给出了锚固段周边剪应力和径向应力分布规律,并将其与孔道不发生弯曲的理想情况进行了对比和分析;模型实验研究方面,主要用一定强度的混凝土来模拟岩体,并且预埋具有一定弧度的锚索构件,通过分级张拉预应力锚索来测量在受力过程中孔道弯曲情况下锚索周边剪应力、径向应力分布情况以及锚索预应力损失情况。最后用模型实验结果来验证理论研究的正确性和实用性。本文完成的主要工作有:(1)根据半空间无限体理论的Mindlin解,推导了预应力锚索锚头附近岩体的应力场的理论公式;并且结合弹性力学空间问题基本理论的相关知识,得出了预应力锚索锚固段周边与岩体交界面处的剪应力和径向应力的理论公式。(2)利用Matlab和Mathematics等数学计算软件,并结合实例对上述推导的理论公式进行了应用和验证,给出了剪应力和径向应力分布规律,并对其受力特征、分布规律、影响因素等进行了讨论和分析。(3)通过模型实验模拟孔道弯曲情况下锚索在张拉过程中的受力情况,主要对锚固段周边的剪应力和径向应力分布规律以及预应力损失情况进行了测量和分析,并将其与理论推导的结果进行了对比分析,结果表明理论模型的计算方法有可行之处。

关键词：拉力型孔道弯曲 Mindlin 解弹性力学剪应力径向应力

软弱岩土体中预应力锚索弯曲锚固段剪应力分析

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第1期41卷 91-95页

作者：叶红李艳武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 武汉交通职业学院交通工程学院湖北武汉430065

为了更加精确地研究软弱岩土体中预应力锚索的锚固机理,基于锚索预应力与软弱岩土体蠕变之间的耦合效应关系,结合Boussinesq-Flamant问题解和任意点的平面应力状态分析,推导了锚索弯曲锚固段内、外曲线上任意点切向剪应力的理论解;进行... 详细信息

为了更加精确地研究软弱岩土体中预应力锚索的锚固机理,基于锚索预应力与软弱岩土体蠕变之间的耦合效应关系,结合Boussinesq-Flamant问题解和任意点的平面应力状态分析,推导了锚索弯曲锚固段内、外曲线上任意点切向剪应力的理论解;进行了算例分析。结果表明:锚索弯曲锚固段内、外曲线上切向剪应力峰值均与预应力初始值F_(0)成正相关关系,与锚索孔道弯曲半径R成负相关关系;锚索弯曲锚固段内曲线的切向剪应力峰值比外曲线的大,且主要集中在锚固段0.5 m范围内。研究结果补充完善了软弱岩土体中预应力锚索的锚固机理。

关键词：岩土工程道路工程预应力锚索耦合效应孔道弯曲锚固机理

地震作用下压力型锚索弯曲锚固段的剪应力分析

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武汉理工大学学报 2020年第5期42卷 63-70页

作者：叶红李艳武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 武汉交通职业学院交通工程学院武汉430065

为了更加精确地研究地震作用下压力型锚索弯曲锚固段的剪应力分布情况,基于拟静力法结合Mindlin基本解采用任意点的应力状态分析方法推导了压力型锚索弯曲锚固段内外曲线上任意点切向剪应力的理论解。通过算例分析得到:锚索弯曲锚固段... 详细信息

为了更加精确地研究地震作用下压力型锚索弯曲锚固段的剪应力分布情况,基于拟静力法结合Mindlin基本解采用任意点的应力状态分析方法推导了压力型锚索弯曲锚固段内外曲线上任意点切向剪应力的理论解。通过算例分析得到:锚索弯曲锚固段外曲线上的切向剪应力分布曲线比内曲线上的切向剪应力分布曲线陡峭,锚索锚固段直线上的切向剪应力分布曲线位于锚索弯曲锚固段内外曲线上的切向剪应力分布曲线之间;锚索孔道曲率半径、预应力荷载大小、地震加速度值与曲线上切向剪应力分布曲线及切向剪应力峰值之间存在正相关关系。以上研究成果进一步丰富了压力型锚索抗震性能的研究内容,可为地震作用下压力型锚索加固岩土体设计提供一定的参考。

关键词：压力型锚索孔道弯曲 Mindlin基本解应力状态拟静力法

基于Mindlin基本解的压力型锚索弯曲锚固段剪应力分析

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工业建筑 2020年第6期50卷 105-110页

作者：叶红陈燕平武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 武汉大学土木建筑工程学院武汉30072 武汉交通职业学院交通工程学院武汉430065

为更精确地研究压力型锚索的锚固机理,考虑锚索孔道弯曲现象,根据Mindlin基本解,结合平面应力状态的应力分析,推导了压力型锚索弯曲锚固段内外曲线上任意点剪应力的理论解。通过借鉴已有的研究成果进行算例分析,结果表明:内曲线上的剪... 详细信息

为更精确地研究压力型锚索的锚固机理,考虑锚索孔道弯曲现象,根据Mindlin基本解,结合平面应力状态的应力分析,推导了压力型锚索弯曲锚固段内外曲线上任意点剪应力的理论解。通过借鉴已有的研究成果进行算例分析,结果表明:内曲线上的剪应力峰值较外曲线上的剪应力峰值大,直线上的剪应力峰值较内曲线上的剪应力峰值大,预应力荷载和曲率半径均与曲线上的剪应力分布曲线及剪应力峰值成正相关关系。

关键词：压力型锚索孔道弯曲 Mindlin解平面应力状态锚固机理

压力分散型锚索锚固段应力分布张拉模型对比试验研究

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四川建筑科学研究 2020年 51-58页

作者：吕雄飞武传智苏有文李娇西南科技大学土木工程与建筑学院

压力分散型锚索在张拉荷载的作用下可以把张拉力转换为承载板对单元锚固段的压应力,能够有效提高锚索的承载能力。本文通过分析在孔道弯曲和孔道直线两种情况下压力分散型锚杆锚固段的位移、拉应力和剪应力的分布规律,分别进行了模型试... 详细信息

压力分散型锚索在张拉荷载的作用下可以把张拉力转换为承载板对单元锚固段的压应力,能够有效提高锚索的承载能力。本文通过分析在孔道弯曲和孔道直线两种情况下压力分散型锚杆锚固段的位移、拉应力和剪应力的分布规律,分别进行了模型试验研究。结果表明:孔直锚索张拉的最大位移为64 mm,高于孔弯锚索的最大位移42 mm;孔弯与孔直两种条件下锚索轴应力都随着加载等级的增加而增大,且孔直锚索最大拉应力为34. 48 MPa,高于孔弯锚索31. 92 MPa的最大拉应力;两种工况下锚索体与岩体的剪应力值及作用范围均与荷载等级成正比,其中孔直锚索的剪应力最大值为1 435 k Pa,孔弯锚索的内侧剪应力最大值为1 677 kPa,孔弯锚索的外侧剪应力最大值为1 572 k Pa,孔直条件下锚固单元体1的剪应力均高于锚固单元体2的剪应力,孔道弯曲时与之相反,且孔弯锚索的内外侧作用范围均大于孔直锚索。

关键词：压力分散型锚索孔道弯曲位移拉应力剪应力