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地下空间与工程学报 2024年第1期20卷 181-189页

作者：田雷谢强张逸青秦培原向城名国网经济技术研究院有限公司北京102209 重庆大学土木工程学院重庆400045 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆) 重庆400045 国网重庆市电力公司经济技术研究院重庆401121 国核电力规划设计研究院重庆有限公司重庆401121

我国西南山区地形陡峭,存在着大量覆盖层薄、下覆基岩工程性状较好但开挖难度大的复合地层,不利于输电铁塔基础建设。针对该问题,采用斜锚短柱基础作为输电铁塔基础,该基础可以在减小开挖深度、降低施工难度的同时充分利用基岩的承载性... 详细信息

我国西南山区地形陡峭,存在着大量覆盖层薄、下覆基岩工程性状较好但开挖难度大的复合地层,不利于输电铁塔基础建设。针对该问题,采用斜锚短柱基础作为输电铁塔基础,该基础可以在减小开挖深度、降低施工难度的同时充分利用基岩的承载性能。为了探究斜锚短桩基础受力特性与主要控制因素,运用FLAC3D建立数值模型,探讨了锚杆锚筋直径和锚杆角度对斜锚短桩基础的抗拔承载特性影响。结果表明:在荷载较大时,随着锚筋直径增大,锚杆结构承载比例有明显上升,但若锚筋直径过大,锚杆的承载比例随锚筋直径增加而提升空间较小;锚杆角度减小,斜锚短桩基础在纯上拔荷载作用下的抗拔承载能力提高,但其对水平荷载的抵抗能力会减弱;综合考虑,在粉砂岩地层中,锚筋直径40 mm,锚杆角度25°为斜锚短桩基础最优设计参数。

关键词：斜锚短桩基础 FLAC3D 抗拔承载特性承载比例

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斜锚短桩基础节点受力特性及真型试验研究

斜锚短桩基础节点受力特性及真型试验研究

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作者：陶富涛重庆大学

学位级别：硕士

输电线路杆塔基础约占整个输电线路总工程量的一半、工程材料运输量的60%、施工建设费用的15%-35%。为提高线路架设工程的总体效率,亟需缩短杆塔基础建设工期、控制建设费用、减少混凝土和钢筋用量、选用科学合理的基础型式。在此背景下... 详细信息

输电线路杆塔基础约占整个输电线路总工程量的一半、工程材料运输量的60%、施工建设费用的15%-35%。为提高线路架设工程的总体效率,亟需缩短杆塔基础建设工期、控制建设费用、减少混凝土和钢筋用量、选用科学合理的基础型式。在此背景下,本文提出一种新型复合杆塔基础型式——斜锚短桩基础型式。该基础型式通过中心短桩与周边多锚的复合作用,借助短桩基础提供下压承载力,依托斜向锚杆获得更多的抗拔力和水平力,充分利用岩石的承载性能及结构受力特征,减少上拔控制荷载对桩基础直径与高度的约束,减少基础开挖尺寸,有效降低材料用量。为了探讨斜锚短桩基础的可行性,研究两种采用不同机械锚固形式的斜锚短桩基础节点受力性能,进行了有限元分析和真型试验,主要研究内容如下:(1)使用ABAQUS有限元软件建立了机械锚固钢筋拔出的三维模型,通过基于内聚力模型的cohesive behavior接触关系考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移。经过试算得出机械锚固钢筋拔出的内聚力参数,并与试验数据进行对比验证。研究内聚力模型的最大应力值和断裂能两个参数对于机械锚固钢筋拔出特性的影响,从而给出合理选取内聚力关键参数的方法。(2)基于内聚力参数的取值,使用cohesive behavior接触关系考虑锚杆钢筋与混凝土之间的粘结滑移,开展了两种斜锚短桩基础节点精细化建模分析。通过数值模拟对比分析了两种节点试件的混凝土开裂模式、钢筋应力和荷载-位移曲线,为室内真型试验提供参考。并对斜锚短桩基础节点进行了混凝土强度和箍筋间距参数分析。(3)开展了锚固板锚固和弯钩锚固两种斜锚短桩基础节点的室内真型试验,通过节点的荷载-位移曲线分析、钢筋应变发展规律分析,揭示了节点破坏机理。结果表明,锚固板锚固节点试件发生桩身整体劈裂破坏,锚杆钢筋全部屈服,未出现典型的锚固失效破坏。弯钩锚固节点试件发生混凝土保护层劈裂破坏,混凝土被锚杆钢筋从内部沿斜锚段呈锥状拉出,锚杆钢筋屈服,发生锚固失效。试验结果与有限元模拟结果基本一致,可见本文提出的有限元模型具有较高的准确性。数值模拟和真型试验结果均验证了斜锚短桩基础节点变形和承载力满足设计要求,证明了基础节点方案的可靠性和实用性,并得出锚固板锚固试件节点受力性能优于弯钩锚固试件的结论。

关键词：斜锚短桩基础节点受力性能真型试验有限元分析内聚力参数

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斜锚短桩基础抗拔受力特性及计算方法研究

斜锚短桩基础抗拔受力特性及计算方法研究

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作者：秦培原重庆大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,我国电网规模不断扩张。高压输电线路是我国进行电力输送的主要方式,而受国土规划及城镇建设的影响,输电线路多沿山区走线,山区输电线路建设成为未来输变电工程建设的重点。我国西南山区存在着大量覆盖层薄、下覆基... 详细信息

随着经济的快速发展,我国电网规模不断扩张。高压输电线路是我国进行电力输送的主要方式,而受国土规划及城镇建设的影响,输电线路多沿山区走线,山区输电线路建设成为未来输变电工程建设的重点。我国西南山区存在着大量覆盖层薄、下覆基岩工程性状较好但开挖难度大的复合地层,且山区地形陡峭复杂,在这类地层中进行输电铁塔基础建设,面临巨大挑战。基于以上问题,我们提出一种输电塔新型复合基础——斜锚短桩基础,其主体由短桩基础与锚杆结构组成,利用倾斜布置于桩侧的锚杆结构提高基础的抗拔承载能力,减小水平荷载对基础抗拔承载能力的影响,可以在减小开挖深度降低施工难度的同时充分利用基岩的承载性能。本文首先通过数值模拟方法对斜锚短桩基础的受力特征及破坏模式进行分析,并对斜锚短桩基础抗拔承载特性的影响因素进行研究。提出了斜锚短桩基础的变形计算方法和极限抗拔承载力计算方法,本文的主要研究工作及结论如下:（1）运用有限差分软件FLAC3D建立数值模型,分析斜锚短桩基础在纯上拔荷载及上拔-水平荷载作用下的抗拔受力特征及破坏模式,结果表明,与相同几何尺寸单桩基础相比,斜锚短桩基础抗拔承载能力大幅提升,破坏模式为:短桩基础部分首先发生破坏,桩身位移急剧上升,随后锚杆结构失效,导致斜锚短桩基础整体破坏。（2）通过数值模拟方法,探讨了桩长、锚杆锚筋直径、锚杆位置、锚杆角度、锚杆自由段长度、水平荷载大小六个因素对斜锚短桩基础的抗拔承载特性的影响,结果表明:桩长和锚杆的锚筋强度对斜锚短桩基础承载性能影响最大。（3）基于抗拔桩的弹性理论方法并考虑桩-锚杆节点处的变形协调条件,给出了斜锚短桩基础的变形及内力计算方法,并与数值模拟结果对照,对该方法进行验证。在前文对斜锚短桩基础抗拔受力特性分析的基础上,结合行业规范,提出了斜锚短桩基础抗拔承载力计算公式。（4）以重庆市巴南区某典型薄覆盖层山区岩石场地为工程背景,根据现场的地质条件及荷载情况,运用文中提出的计算方法对斜锚短桩基础进行设计及验算,并通过数值模拟验证了设计的合理性。

关键词：斜锚短桩基础数值模拟破坏模式抗拔桩弹性理论抗拔承载力

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三向斜锚短桩基础拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性分析

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岩土力学 2025年第1期46卷 278-288页

作者：田雷谢强段军陶富涛班宇鑫傅翔晏彬淇国网经济技术研究院有限公司北京102209 重庆大学土木工程学院重庆400045 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆) 重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆科技大学土木与水利工程学院重庆401331 重庆交通大学河海学院重庆400074

针对输电线路中山区上覆土层、下卧岩层的地层条件,为增加桩基础抗拉拔性能,提出了一种锚固板钢筋锚固形式的斜锚短桩基础,开展了钢筋混凝土短桩-3向斜锚杆基础节点室内模型试验,研究了拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性与破坏机制。结... 详细信息

针对输电线路中山区上覆土层、下卧岩层的地层条件,为增加桩基础抗拉拔性能,提出了一种锚固板钢筋锚固形式的斜锚短桩基础,开展了钢筋混凝土短桩-3向斜锚杆基础节点室内模型试验,研究了拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性与破坏机制。结果表明:短桩与锚筋协同工作,最先于锚杆节点处产生拉裂缝,进而形成竖向主裂缝不断向桩顶延伸,致使试件整体劈裂破坏。试件的开裂荷载约为150 kN、屈服荷载约为1611 kN、极限荷载约为1845 kN,破坏前锚筋全部屈服,桩内纵筋、箍筋均未屈服,斜锚表现出稳定的锚固性能。斜锚短桩基础受力较小时,桩锚间的锚固作用主要由钢筋直锚段的黏结作用承担;随着荷载逐渐增加,锚固作用则主要由锚固板端头的承压作用承担,锚杆肋间斜向应力与短桩相应位置斜截面切应力τ_α叠加,使得锚筋周围混凝土裂缝发生偏转,加剧混凝土裂缝向桩表面发展。研究成果可为复合型基础的设计提供借鉴,并为其变形特性与破坏机制研究提供参考。

关键词：斜锚短桩基础锚固板节点受力特性破坏机制

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