地下洞室预应力锚索锚固机制及受力特性分析

采用隐式锚索单元模拟地下洞室预应力锚索,探讨了索体对岩体单元的等效附加刚度贡献。针对预应力锚索的受力过程,分别分析了预拉力和围岩变形作用下锚索锚固段的受力机制。基于两种作用下锚固段内力的叠加,提出了一种考虑锚固界面剪切滑移的预应力锚索受力分析方法。结合三维非线性有限元,给出了预应力锚索受力的一般求解步骤,然后将此锚索算法应用于乌东德水电站左岸地下厂房洞室群分期开挖。结果表明,锚索支护能够有效加固岩体,限制破坏区的发展;锚固段轴力和剪应力均在始端达到最大,沿深度方向逐渐衰减。计算得到的锚固力变化过程与实测值基本吻合,验证了该算法的合理性。     

压力分散型预应力锚索张拉施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于单元间长度不同,在相同张拉力条件下各单元的应力状态存在差异,另外受挤压区岩体变形(锚头位移)和张拉设备等因素的影响,相对于拉力型锚索各锚索单元也易产生应力差异,当差异较大时,易造成个别单元应力超限或破坏,影响锚固效率和加固体安全.因此,施工中结合边坡岩体牲和张拉设备条件探讨科学的张拉工艺是压力分散型预应力锚索施工中的重要环节.文章以山东省某高速公路压力分散型锚索张拉施工为实例,通过对压力分散型锚索几种张拉方法的单元受力状态分析和同-三高速公路山东青岛段K14+600～950边坡工程检验成果,提出了压力分散型锚索先差异荷张拉后超荷载张拉的两序张拉工艺方法.为类似工程提供一定借鉴经验.     

基坑预应力锚索初始张拉锁定值取值规律探讨

针对基坑工程中预应力锚索的特点,采用理论推导、算例计算、数值模拟及实例分析的方法,对拉力型、压力型、荷载分散型锚索及锚拉桩上多排预应力锚索的锁定值取值规律进行了探讨。结果表明：由于锚头刚度的差异,拉力型锚索的锁定值宜取规范规定范围的小值,而压力型锚索宜取相应的大值;荷载分散型锚索应分组张拉锁定,各分组钢绞线的锁定值与锚索自由段长度、分散间距及锚头位移有关,且离孔口距离越远,分段承载体锚索锁定值越大;锚拉桩上的多排预应力锚索应考虑锚索的张拉顺序采取不同的锁定值,基于各排锚索张拉锁定后产生的真实锚头位移的差异,上排锚索宜取较小的锁定值,下排锚索宜取较大的锁定值。相关规律可为基坑锚索的张拉锁定施工提供有益的参考。     

预应力锚索锚固技术探讨

通过三峡电站永久船闸和上虞—三门高速公路路基抗滑预应力锚索锚固工程实践，从造孔、编索、注浆、预应力张拉等几个方面对预应力锚索锚固技术问题进行探讨．     

影响大吨位预应力长锚索锚固力损失的因素分析

通过对水利水电工程岩体加固中常采用的大吨位预应力长锚索锚固力变化规律的分析,详细讨论了影响预应力锚索锚固力变化的钢材松弛、岩体强度与性质、施工质量、锚索结构与环境变化等因素,得出了不同影响因素对预应力长锚索锚固过程中锚固力损失的影响效应。观察表明,引起锚索锚固力损失的最主要因素是岩体的变形与施工质量。根据岩锚实测资料的统计分析,进一步提出了各影响因素与锚固力损失间相应的经验关系,最后,提出了控制锚固力损失的工程措施,可供相关锚索设计与施工时的参考。     

压力分散型预应力锚索张拉试验及应力损失探讨

以某边坡工程压力分散型预预应力锚索的张拉试验为基础,介绍了压力分散型预应力锚索工作机理及张拉试验过程,并对应力损失、预应力筋的伸长量及桩身变形进行分析和初步探讨。     

大吨位预应力双锚头锚索施工技术

对小湾水电站大坝坝趾6000kN级大吨位预应力锚索施工技术进行了总结。主要就钻孔工艺、编索、安装、注浆、张拉等工序中一系列关键技术问题进行了详细讨论,对排渣困难、掉块卡钻、降摩减阻的原因进行了分析和处理。     

地震作用下抗滑桩—预应力锚索框架组合结构受力机制

为了解抗滑桩—预应力锚索框架组合结构在地震作用下的受力机制,基于四川省东北部某滑坡治理工程,采用MIDAS/GTS有限元程序建立抗滑桩—预应力锚索框架数值模型,利用位移时程曲线法对加固边坡进行稳定安全系数计算,而后输入不同峰值地震加速度（peak ground accelerations,PGA）的Wolong地震波,分析了加固边坡的加速度响应、桩锚结构内力变化以及荷载分担规律.研究结果表明,加固边坡的稳定安全系数满足规范要求,在地震作用下其上部存在潜在浅层滑面,中部和下部存在潜在深层滑面,与静力条件下加固边坡的潜在滑面分布不同,这是加速度高程放大效应所致;随着输入地震波PGA增大,加速度高程放大效应明显加强,且抗滑桩桩身弯矩和剪力增大,但其最大值出现位置不变,桩身正、负弯矩最大值分别位于距桩顶约0.7L和0.4L处,最大正、负剪力分别位于距桩顶约0.9L和0.7L处,实际工程中需注意防范抗滑桩在滑面附近发生破坏;同时随着输入地震波PGA增大,桩锚承担的荷载逐渐增大,但抗滑桩分担的下滑力比例增大,而锚索分担的下滑力比例减小,故实际工程设计中不应固定桩锚荷载分担比例.      

两河口水电站压力分散型锚索差异张拉计算与分析

差异张拉法能够有效提高压力分散型预应力锚索的张拉作业工效,此工艺在两河口水电站泄水建筑物进口边坡中成功应用。为保证张拉至110%设计荷载时钢绞线平衡受力,对差异补偿荷载进行了计算与分析,发现考虑预紧阶段已产生的差异量是受力平衡的关键,并对单根差异补偿和整体张拉阶段进行了简要的介绍和分析。     

预应力锚索预应力损失研究

分析了岩土锚索预应力损失的主要因素,建立了锚索预应力损失随时间变化模型,在此基础上,较精确地推算了锚索预应力损失情况及最终损失量,并为锚索预应力计算提供理论依据。通过对襄-十高速公路锚索预应力模拟计算,较好地印证了锚索预应力损失模型的合理性。     

优化的变形协调条件在桩-锚结构锚索拉力计算中的应用

锚索抗滑桩的设计计算包括锚索拉力计算和桩体内力计算,而锚索拉力又直接影响桩体内力,因此,锚索拉力计算对桩-锚结构设计十分关键。在常规和修改变形协调条件的基础上,考虑锚索预应力作用在滑动面处桩身产生的位移和转角对第i排锚索作用点处桩身位移的贡献,除去其他排锚索预应力Rj0对桩身作用产生的位移,同时考虑锚索拉力增量的水平分量作用对桩体变形的影响,对滑动面处桩身位移、转角以及其他排锚索拉力对某一排锚索作用点处桩身位移的贡献进行优化,建立优化的桩-锚变形协调方程。结合结构力学中的虚功原理和图乘法理论,编写Visual C++计算程序,通过滑坡工程实例对锚索预应力和总拉力进行计算。3种变形协调条件的计算结果表明：优化的变形协调条件不仅能使抗滑桩在预应力施加阶段处于有利的受力和变形状态,而且适用于锚索与水平面成不同角度的情况,弥补了常规和修改变形协调条件的不足。     

预应力锚索锚固段荷载传递解析算法

锚固是岩体工程增稳的主要措施,对充分发挥岩体的自承潜力,调节和提高岩体自身强度和自稳能力有着十分重要的作用。由于锚固工程本身的复杂性和多样性,导致目前锚固机制、设计理论以及计算方法都不够完善。现有的锚固段荷载传递解析解存在两大难题,一是没有反映锚固段应力变化过程,随着荷载不断加大,接触面是逐渐被破坏,剪应力的峰值将由端口逐渐向内转移;二是在端口处是一个应力奇异点,难以很好地解决。通过对当前多种锚固段荷载传递解析解的适用性及局限性进行分析归纳,指出应将锚固段应力分布划分为弹性、塑性和破坏3个阶段,在不同的阶段应力分布形式不一样,不能一概而论。在此基础上,基于传递系数,针对沿锚固段剪应力呈非均匀性分布形式,提出了一种能反映这3个阶段变化规律的荷载传递解析公式,获得了锚固段剪应力和轴力的分布规律和影响因素。对各解析解方法求出的临界锚固长度进行了算例对比,证实所提算法是合理和有效的。该算法适用于预应力锚索锚固段工程设计。     

预应力锚索损伤软化精细有限元模型

预应力锚索作为岩土工程的一种主要加固技术已得到日益广泛的应用,但现有的计算方法难以反映岩体、砂浆、钢绞线相互之间的滑移变形等实际情况,计算结果难以体现实际的加固效果。通过研究接触面的特性引入损伤软化概念,建立了包含钢绞线、砂浆、接触面的损伤软化精细有限元模型,并与现场试验进行了对比分析。该模型优点是精细地描述了钢绞线、砂浆和接触面等结构的力学行为,可以反映接触面力学材料损伤软化的过程,更加精确地反映了锚固段的力学变化过程。试验结果对比显示,两者随着荷载不断加大,锚固段接触面上的剪应力峰值由端口往里转移。当端口处于弹性阶段,峰值在端口,呈指数衰减模式;当端口处出现损伤软化,峰值往里转移。计算分析反映的锚固段应力变化规律与试验基本一致。     

预应力锚索加固高陡边坡机制探讨

预应力锚索加固边坡是提高边坡稳定性的重要手段。弄清预应力锚索加固边坡的机制对于指导边坡加固设计具有重要的理论意义。通过建立高陡边坡计算模型,不断提高边坡岩土体强度折减系数,得到了边坡坡脚位移及预应力锚索内力变化规律,并结合预应力锚索加固岩体应力分布规律,得到了有益的结论:(1)边坡岩土体强度折减系数超过边坡安全系数后,预应力锚索内力开始迅速增加,越靠近坡脚的预应力锚索,内力增加越明显,可以监测坡脚处锚索内力变化,评价边坡稳定状态;(2)对于高陡边坡,绝大部分预应力锚索并不能提高潜在滑动面上的压应力,不能提高滑动面的抗剪强度;(3)预应力锚索加固高陡边坡的主要机制在于限制边坡潜在滑动体的位移。     

地震作用下预应力锚索边坡的稳定性分析

稳定性分析对边坡工程具有重要的意义。为探究地震对预应力锚固边坡的影响,基于预应力锚索具有安全储备的特点,分析了地震作用下边坡的分阶段模型。在传统Newmark法的基础上,采用拟动力计算,推导了顺层岩质边坡的位移、锚固力和安全系数计算公式。结合工程两个算例,探究了不同锚索模型和地震累积作用下的边坡变形规律。由结果可知,当锚索锚固力取固定值时,边坡计算位移偏大,随时间呈线性增长。当考虑锚索的安全储备时,位移增长速率随时间逐渐减小,最后趋近于定值。不同锚索模型对位移影响较大,锚索储备作用不可忽略。同时地震会对预应力锚固边坡产生永久性影响。当再次发生扰动时,其表现为临界滑动阈值的提升,位移增长率与受震经历的加速度幅值呈反指数变化。以露天矿区边坡为背景,在抗震设防标准下确定最佳支护方案。     

预应力群锚根状效应原位试验研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统预应力岩锚原位试验及模拟计算结果,分析了锚索的锚固长度、自由长度、锚固注浆压力以及锚注体与围岩界面结合程度对岩锚极限抗拔力的影响。比较了群锚与单锚作用下的岩锚本身及宿主介质的荷载、位移分布特征。群锚约束岩体向临空面变形,具有增韧止裂的根状效应,受埋深(自由长度)、间距、初始预应力、加载历史等影响。锚索的锚固长度控制着岩锚的极限承载力,而自由段长度控制着其在隧道式复合锚碇系统中参与荷载分担的贡献值和时机,自由段长度对有效传递和分散围岩应力有关键作用。指出群锚整体破坏形态存在传递多米诺效应。     

基坑锚索预应力损失规律现场试验研究

受开挖施工及锚固地层的影响,基坑锚索预应力损失现象较为普遍。依托某实际工程开展现场试验,分析了张拉荷载大小、张拉锁定方式、无黏结段长度以及循环加载对锚索预应力损失产生的影响,进而对基坑锚索预应力损失形成机制进行了探讨。结果表明：锚索锚固体与周围地层发生的脱黏滑移是产生预应力损失的重要原因,锚拉力越大,锚索预应力损失越明显;对于分散型锚索,单根张拉锁定有利于减少其预应力损失;锚索无黏结段长度会对锚头刚度产生影响,其长度越短,锚索预应力损失越明显;多次循环加载可以将锚固体受荷产生的塑性变形进一步锁定,从而大大降低锚索在锁定后的预应力损失。相关规律和结论可为基坑锚索的设计与施工提供有益的参考。     

灰色局势决策在预应力锚索优化设计中的应用

将灰色理论中灰色局势决策方法应用到某滑坡支护工程中优化预应力锚索的锚固角及锚索的钢绞线根数。采用Slope /W 软件建立滑坡剖面模型,将不同的锚固角度和钢绞线根数组合,以Janbu 法计算的安全系数和需要的钢绞线总长度为目标,采用灰色局势决策法,得到以锚固角35°,9 根15. 2 mm 钢绞线的预应力锚索加固该滑坡,能取得即安全又经济的效果。     

基于串联流变模型的锚拉力松弛分析方法

加固坡体的预应力锚索结构存在锚索拉力随时间松弛问题,为了合理预测分析锚索拉力松弛,基于锚索-边坡体系中滑床、锚索、滑体、坡面抑制构件之间的相互作用与锚固系统受力、变形基本机理,建立了一种采用虎克体模拟锚索或坡面抑制构件、开尔文体模拟滑床、开尔文体或广义开尔文体模拟土质或岩质滑体的锚索-滑床-滑体-坡面抑制件的四体串联式流变模型,推导了锚索拉力松弛的计算方程。实例分析表明：所提出模型的锚索拉力松弛计算值与试验或实测结果的误差小于既有模型的计算误差,计算得到的锚索拉力松弛收敛值的最大计算误差约为11%,松弛历时的最大误差约为10%;锚索拉力松弛率随锚索的直径和弹性模量的增大呈线性增大,随锚孔间距、滑床和滑体的滞后弹性模量与黏滞系数（尤其初期阶段）的增大呈非线性减弱,而滑床和滑体的瞬时弹性模量、坡面抑制构件的弹性模量均对锚索松弛效应影响很小。所建立的方法可用于定量评估预测预应力锚索加固坡体的锚拉力松弛效应,进而可用于分析锚固边坡长期稳定性。