预应力锚索有效预应力及其检测方法研究

重庆交通大学硕士学位论文预应力锚索有效预应力及其检测方法研究姓名：黄庆龙申请学位级别：硕士专业：道路与铁道工程指导教师：罗斌20090330预应力锚索有效预应力及其检测方法研究作者：黄庆龙学位授予单位：重庆交通大学相似文献(10条)1.学位论文李岩预应力锚索复合土钉支护结构的受力变形分析及数值模拟2009复合土钉支护技术作为一种安全可靠、经济可行、快速简便的基坑支护技术，已在我国深基坑开挖支护施工中得到越来越广泛的应用。但目前对复合土钉支护技术的理论研究落后于工程实践，对复合土钉支护结构中土钉和复合加固部分的工作性能以及两者与土体的相互作用，对支护结构各部分的内力和变形的研究仍处于初步阶段；对复合土钉支护结构的大规模试验研究，还很少有人涉足，全面准确的试验或测试资料更为有限。br　　本文对土钉支护、复合土钉支护的发展历史、研究现状进行了综述，阐述了预应力锚索复合土钉支护结构的基本组成和施工工艺，分析了预应力锚索复合土钉支护的作用机理，并初步探讨了在该支护方法作用下，支护前后土体力学参数的变化。br　　本文以佛山市禅城区季华六路附近岩土环境为背景，结合禅城区九鼎国际城B地块基坑工程为工程实例，通过有限元分析软件对预应力锚索复合土钉支护方法进行三维数值模拟，主要研究在基坑开挖与支护过程中，预应力锚索、土钉的受力和基坑水平位移变化特征，并与现场测试结果进行对比分析，较深入地揭示了预应力锚索复合土钉支护结构的内力和变形特征，对于该支护方法的设计和施工具有现实指导意义，使该方法在施工过程中更有预见性，针对性更强，可为今后的类似工程建设提供有益的借鉴。2.期刊论文张德圣.林舸.ZHANGDe-sheng.LINGe预应力锚索数值模拟研究进展及发展动态-人民珠江2007,(5)预应力锚索属于隐蔽性工程.对其数值模拟研究的原理与方法作初步剖析,并在此基础上分别对预应力锚索(固)数值模拟在国内外的研究现状和进展进行研究与探讨.旨在总结前人数值模拟成果,分析观察现今数值模拟研究动态,从中获得相关启迪,指导以后的数值模拟研究工作.数值模拟可以综合利用其它各学科的研究成果,对复杂的锚固作用机理等问题作定量化求解分析.3.学位论文郑小毅预应力锚索应力分布的数值模拟2008随着我国基础建设规模的日益扩大，特别是面临西部大开发的历史机遇，我国的铁路、公路、水利等都将迎来空前的大发展。我国西部为多山地区，在进行建设过程中，存在大量的地质灾害问题；而预应力锚索作为一种重要的锚固支护技术，在改善岩土体应力状态，提高岩土体的整体性、承载力及稳定性等方面已为大量的工程实践所证实，因此它必将更广泛地应用于地质灾害加固的各个领域，其应用部门涉及水利水电、铁路隧道、公路、桥梁、工业与民用建筑等。但由于预应力锚索作用机理十分复杂，影响因素众多，因此合理地预测锚索锚固段的侧阻力分布特性，对于正确认识预应力锚索作用机理具有重要意义。鉴于这种工程上的迫切需要，本论文借助数值分析软件MATLAB和有限元软件ANSYS对锚索体系的受力状况进行数值模拟分析，着重研究锚固段在孔壁摩擦力和钢绞线的内摩擦力共同作用下锚固体内应力的空间分布，从而求解锚索的极限承载力；同时考虑灌浆工艺及岩体特性对其的影响，为制定合理的施工工艺及理论设计提供技术指导。本文首先以三峡库区湖北省巴东县东壤口新镇址库岸防治工程为依托，介绍了场地概况及锚索制作工艺，并确立了锚索抗拔试验方案和破坏判断标准，借助于MATLAB软件对抗拔破坏试验的数据进行整理及分析，通过分析得到循环加、卸载及典型加载的锚固力-锚头位移曲线。由循环加、卸载锚固力-锚头位移曲线知，在荷载较小时锚索体系基本处于弹性工作状态，随着荷载的增加逐渐表现出一定的塑性变形性质并呈现出抗拉能力强化的特点。由典型加载的锚固力-锚头位移曲线知，锚索的受力过程可以概括为拉紧，弹性交形和塑性变形三个阶段。然后结合弹塑性力学理论中Boussinesq问题来分析锚索体的锚固机理，列出力学微分方程，借助MATLAB软件强大的数值分析能力，并采用适当的边界条件和假设最后得出锚索体的轴力及剪应力的数值解；由数值解得到力与位移的曲线关系，对比现场数据，得出其合理性；同时对施工工艺(钻孔半径、注浆压力)和岩体特性等因素对抗拔力的影响进行了分析。最后结合数值分析软件ANSYS对锚固段进行三维数值模拟分析，采用面面接触来模拟锚固体与岩体接触面的力学行为，分析砂浆体与岩体接触面应力在轴向的空间分布，同时初步分析了应力在砂浆体内部径向分布规律。由分析结果知应力分布趋势与数值解大致一致，进一步验证了数值解的合理性。通过数值解的分析得出以下结论：1.拉力型锚索的应力分布规律是在端口处剪应力迅速增大，并在靠近端口约0.5m位置的时候达到最大值，然后又快速减小到0；而轴力在端口处为最大值，然后快速衰减为0。2.钻孔半径越小剪应力极值越大，分布范围越小，曲线越陡，应力集中现象越明显。故在实际工程中在条件许可的情况下可适当考虑增加钻孔半径来减小应力集中现象。3.弹性模量比对应力分布的影响很大。比值小即岩体较软，则应力分布较均匀，分布范围较广，这与传统设计理论中假设剪应力均匀分布相一致，故传统理论在软岩中的设计值是合理的。比值较大即岩体坚硬时，曲线陡峭，分布范围较小，集中现象明显，这时就不可以采用传统设计理论。4.一般材料的泊松比υ变化不大，弹塑性材料的υ一般值为0.1～0.4。分别取υ为0.1、0.25、0.4，算得七值分别为13.27、13.08、13.41，相差不大，由此可知其对应力分布影响较小。5.注浆压力可以提高砂浆的围压，使其处于空间应力状态，从而提高砂浆的抗剪强度，减少在张拉时发生锚索被拔出的情况；同时在张拉完成后可以增加砂浆和岩体的黏结力，从而提高抗拔力。6.砂浆体内部应力分布是复杂多变的，其轴线应力分布与锚索体相一致；而径向应力分布受轴向应力的影响。在高轴向应力处，径向应力从内到外是逐步增大；在低轴向应力处，径向应力从内到外是逐步减小。7.锚索的破坏过程如下：首先部分钢绞线发生剪胀，使砂浆体与岩体粘合更紧密，此时抗拔力主要由钢绞线与砂浆体间相互作用力控制，若相互作用力不够，则会发生钢绞线从砂浆体中拔出，从而造成锚索破坏的情况；若相互作用力够，则钢绞线与砂浆体组成锚固体系整体受力，此时抗拔力主要由砂浆体与岩体接触面的摩擦力提供，然后随着应力的增加，砂浆体内部应力重新调整分布，交界面处的先进入塑性变形，塑性区域逐渐内移，最后砂浆体拉断；轴向应力重新调整分布，轴向应力峰值处砂浆体又进入塑性变形，周而复始，直至破坏整体拔出为止。4.期刊论文李宁.张鹏.于冲.LINing.ZHANGPeng.YUChong边坡预应力锚索加固的数值模拟方法研究-岩石力学与工程学报2007,26(2)预应力锚索是治理高边坡稳定性的极为有效的方法.然而在边坡稳定性有限元分析中,往往会发现预应力锚索加固效果并不如实际情况下有效.造成这一现象是由于现有的预应力锚索的模拟方法没有很好地反映出锚索的工作机制,预应力锚索对于岩体不仅有应力贡献还具有刚度贡献,而且两者的发挥时机是不同的.通过评述现有各种预应力锚固模拟方法,分析对比了各方法的优缺点,介绍了在近年几十个边坡工程咨询工作中逐步完善起来的预应力锚固模拟的一系列改进措施,并提出了一套能够对锚索张拉、锁定、回灌等工序进行全过程仿真的新型锚索单元及其相应模拟新方法.最后结合锦屏一级水电站左岸坝肩边坡实例,给出了原有方法与改进方法之间对比例证.5.学位论文阮波预应力锚索桩加固滑坡机理及稳定性研究2005随着国民经济的飞速发展，铁路、公路、水利的建设速度越来越快，出现越来越多的人工边坡，人们将越来越多地遇到滑坡治理问题。预应力锚索抗滑桩作为一种实用有效的支挡工程措施已在边坡整治工程中得到了广泛地应用，然而其理论研究远远滞后于工程应用。本文以浒家洞滑坡治理工程为背景，从现场试验、理论研究及数值模拟方面上对预应力锚索桩的锚固机理及边坡稳定性分析进行研究，主要研究内容如下：(1)对浒家洞滑坡整治工程进行安全监测设计。在施工及运营期间，对该滑坡的深部位移进行了长期的跟踪观测，研究了滑坡体及抗滑桩的变形规律，确定滑动面的位置，并对边坡稳定性进行趋势性分析。监测位移的及时反馈，为该工程信息化施工及安全运营提供了可靠保证。(2)根据预应力锚索锚固段应力的现场测试研究，得出软岩地层中锚固段轴力及剪应力分布特征。(3)采用灰色关联理论对锚索预应力锁定损失的影响因素进行了关联分析，研究结果表明，张拉荷载对锁定损失影响最大，其次是自由段长度，锚固段长度影响最小。(4)根据锚索预应力变化的现场长期监测结果，分析了软岩地层中锚索锁定后预应力的变化过程及其特征，并采用灰色不等时距GM(1，1)模型建立预应力锚索锁定后损失的预测模型。(5)建立了浒家洞滑坡开挖的三维数值分析模型，采用显式有限差分法进行了边坡开挖的三维弹塑性数值模拟，研究了边坡开挖引起的位移场、应力场的变化及开挖引起的塑性区，将模拟结果与现场实测结果进行了比较研究。(6)建立了预应力锚索桩的三维数值分析模型，考虑了桩、锚索及土体的耦合作用，采用显式有限差分法进行了预应力锚索桩的三维数值模拟，研究了锚索锚固段轴力分布特征及抗滑桩所受的弯矩、剪力及侧压力。(7)建立了浒家洞滑坡稳定性分析的三维数值分析模型，基于强度折减系数法，计算出边坡开挖前、开挖后及预应力锚索桩整治后的安全系数。(8)对FLAC3D的计算结果与传统极限平衡法的计算结果进行了比较分析。基于FLAC3D的大量计算结果，对影响边坡安全性的有关因素进行了研究。(9)基于蒙特卡罗法对浒家洞滑坡进行了可靠性分析，研究了计算模型、模拟次数、土性参数的概率分布及土性参数的变异性对可靠度指标的影响。6.期刊论文丁秀丽.盛谦.韩军.程良奎.白世伟预应力锚索锚固机理的数值模拟试验研究-岩石力学与工程学报2002,21(7)为研究预应力锚索对三峡船闸高边坡岩体的加固效果,采用三维显式有限差分法,建立预应力锚固数值仿真模型,进行一系列计算机模拟试验.结果表明:预应力锚索在张拉过程中在岩体内形成了表层压缩区,由于多根预应力锚索的作用,每根锚索的压应力集中区互相叠合形成一个连续分布的压缩带,其分布形态与锚索布置方式、间距、锚索根数以及预应力的大小有关.对于三峡船闸高边坡,在预应力锚索和系统锚杆的共同作用下形成表层压缩带,构成了所谓的岩石锚固墙,进而缓解岩体力学性状随开挖爆破的劣化过程,限制边坡岩体的变形,改善了边坡的稳定性.7.学位论文廖知勇预应力锚索桩锚索拉力研究2008随着高速公路建设逐步向山区延伸，路堑高边坡愈来愈多，预应力锚索抗滑桩等支挡措施大量运用，其监测及安全评估非常必要和必需，既关系到工程建设过程中的施工安全，又直接影响到公路运营安全，但目前安全性能评估方面的研究开展较少。本文依托绵广高速公路三段典型的路堑高边坡预应力锚索桩进行研究，对它们进行安全性能监测和评估，通过监测对预应力锚索桩的安全性作出定量的评价；并进行预应力锚索桩安全性评价指标研究。通过对工程区地质环境条件进行调查，收集预应力锚索桩的设计及施工资料，对施工过程中发生的变形破坏情况进行了解、分析，确定了监测工作的主要内容，制定了监测方案并实施。按照确定的监测方案，对现场预应力锚索桩的索力和桩身位移进行监测。根据监测数据，结合边坡浸水和地质调查结果，对所监测的边坡安全性进行初步评估。通过对边坡沿潜在滑面的下滑推力和侧向主动岩石压力进行计算，确定了预应力锚索桩设计荷载，采用经验公式法对锚索桩进行了模拟计算，并将模拟计算结果与监测资料对比分析，对锚索桩的安全性进行初步评估。通过典型截面的路堑边坡应力场、应变场数值模拟计算，进一步探讨了路堑边坡的应力场、位移场特征，分析边坡的变形破坏发生趋势和部位，对边坡整体稳定性有一个规律性认识。在上述工作的基础上，对预应力锚索桩的安全性进行评估。本论文通过现场监测和理论计算分析，对路堑高边坡安全性影响因素、监测工作的主要内容及安全性评估指标等内容进行了讨论，对预应力锚索桩的设计理