岩石锚杆基础抗拔承载力计算方法探究

岩石锚杆基础作为架空输电线路塔基中的一种特殊基础型式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,具有良好的抗拔性能。根据目前岩石锚杆基础原型试验的结果,《架空送电线路基础设计技术规定》中所推荐的单锚基础抗拔承载力计算模型中,理想45?破坏模式与实际不符,按其设计计算值偏差较大,可能导致设计成果不安全。为此,依据极限平衡原理基于围岩强度建立了较为合理的抗拔承载力计算模型,力学推导得出了相关公式,并进行了简化。通过推导公式计算值与实测值、设计值对比验证可知,抗拔承载力极限值位于 ～ 区间内,与推荐公式 的计算值一致性较好,能满足工程应用精度,具有可行性。     

充气锚杆在砂土中的模型试验研究

为探讨充气锚杆的承载特性,通过建立室内试验模型,改变锚杆充气压力大小、埋设深度、土体密度、橡胶膜长度、厚度等条件,进行了一系列的抗拔试验,得到相应的荷载-位移曲线。研究结果表明：在影响充气锚杆抗拔承载力的诸多因素中,充气压力及土体密实度与承载力成一定倍数增长关系,是最显著的影响因素;其次是橡胶膜长度,成显著线性增长关系;充气锚杆的极限位移主要来自橡胶膜的弹塑性变形,反映了充气锚杆在抗拔过程中橡胶膜的力学行为;通过与常用锚杆的对比分析,得出充气锚杆的极限抗拔承载能力约是单锚片螺旋锚的4.3倍,是双锚片螺旋锚的1.9倍,其极限侧阻力约为一般注浆扩大头锚杆的2～4倍     

用标贯击数估算单桩极限承载力

利用多个工程地基土的标贯试验测试成果,估算单桩竖向极限承载力并与静载试验结果进行比较,提出了适合福州地区打入式(静压式)预制桩单桩极限承载力估算的经验公式。     

充气膨胀控制锚杆的研制与试验

现有充气锚杆构造存在着承载力小、气囊易爆破、无法在工程中应用等缺点。通过对充气锚杆的气囊增加保护用的端挡板、侧护板等措施,分别发明了带端挡板的充气锚杆和带侧护板的充气锚杆;又在锚杆的构造中增设挤土钢板,改变了锚杆的传力途径,研制出管片式充气膨胀控制锚杆,具有承载力大、性能稳定、可完全回收等特点,整体构造更加简单实用。对这3种锚杆分别进行了室内外黏土层的足尺试验,管片式充气锚杆的最大充气压力可以达到0.6 MPa,是现有充气锚杆的5倍,锚固段每米极限承载能力最大达到40 kN,是现有充气锚杆的60倍;同时推导验证了管片式充气膨胀控制锚杆的承载力计算公式,使得该类锚杆的工程应用成为可能。     

终止压桩力及承载力标准值实测方法探求

需要多大的压桩力才能将桩压入设计预定的标高,获得最大的单桩承载力,这是工程上最实际、最有价值的问题之一。本文通过静力压桩及静载试验求取适合于工程实际情况的终止压桩力与单桩极限承载力的关系,并通过钢弦式应力计在预应力管桩中的应用,论述了由测应力计频率到求取单桩极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值的过程和原理。     

全段注浆预应力锚杆基本试验中极限承载力和安全系数的确定

根据全段一次性注浆预应力锚杆在张拉试验与正常工作中的受力特点,分析影响试验锚杆极限承载力和安全系数的因素,在此基础上,与现有规范相比较,针对其特点,提出运用这种锚杆试验应考虑自由段的摩阻来确定极限承载力和安全系数的方法,并对试验荷这到规范规定的最大荷载而锚杆未破坏时,在综合经济,安全的前提下,提出对试验的认识。另外,通过实验比较,证实考虑摩阻力来确定极限承载力和安全系数的必要性。     

砂土中单桩抗拔极限承载力的计算

桩侧极限摩阻力是砂土中单桩抗拔极限承载力的主要组成部分,作为计算桩侧极限摩阻力的关键参数--土侧压力系数K的取值合理与否直接影响到单桩抗拔极限承载力计算的准确度。首先,基于密砂和松砂中的桩在上拔破坏时桩侧土压力分别呈被动和主动状态,同时考虑桩侧摩阻力和桩身表面粗糙度的影响,分别推导了不同相对密实度砂土中的土侧压力系数。然后,利用所得到的土侧压力系数并考虑桩侧单位摩阻力发挥的临界深度,按沿桩-土界面发生圆柱状剪切破坏模式建立了砂土中单桩抗拔极限承载力的计算方法。最后,利用该方法对已有的抗拔桩试验结果进行分析和比较,结果表明计算值与实测值吻合较好。     

基于改进的Mohr-Coulomb强度准则下岩石锚杆极限抗拔承载力计算

岩石锚杆基础作为风电机组基础的一种特殊基础型式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,具有良好的抗拔性能。已有研究表明,小而非零拉伸截断改进的Mohr-Coulomb（简称M-C）强度准则更适用于描述岩体的破坏特性。基于小而非零拉伸截断改进的M-C强度准则,建立破坏面上单位面积的能量耗损率表达式。从塑性力学极限分析上限定理出发,构建岩楔体平移破坏机构。根据外部作用荷载和岩楔体自重所做的外功率与沿岩楔体圆破坏锥面的能量耗损率相等的条件,建立虚功率方程,并由此得到了岩石锚杆极限抗拔承载力的计算公式。经原型试验验证,推导公式所得计算值与实测值一致性较好,具有一定的可靠性,且能满足工程实际应用要求。     

水下钻孔灌注桩侧阻力计算方法的探讨

通过对钻孔灌注桩侧阻力形成机理的分析,提出了钻孔灌注桩极限侧阻力的一种计算方法.     

浅埋平板圆锚竖向拉拔极限承载力计算方法

采用自制可视化试验装置开展了平板圆锚的拉拔模型试验,基于数字照相测量技术对极限拉拔下锚周土体的位移变形场进行了量化分析。在本次试验的埋深比范围内,极限承载力随埋深比增加而非线性增大,但增长速率逐渐减缓;观测到的锚周土体滑动面与地面、锚板所围区域整体呈现出"底大、顶小、径长"的倒喇叭形状;滑动面可用两条直线段来近似描述;极限拉拔力学模型由一个截面直径上小下大的倒圆台和一个等截面圆柱体组成。根据极限平衡条件推导建立了砂土中浅埋平板圆锚竖向拉拔极限承载力的计算方法,该方法对4组试验数据的计算较其他4种方法与试验实测值更为接近,且离散性更小,效果较好。     

基于耦合欧拉-拉格朗日法的锚板在黏土中的极限承载力数值分析

当结构在土体中运动时,往往导致土体发生较大的变形,此类问题采用大变形数值分析方法更为恰当。耦合欧拉-拉格朗日（Coupled Eulerian-Lagrangian, 简称CEL）法是大变形数值分析方法中的一种,在分析大变形问题时具有很强的适用性,但在国内尚未开展CEL法分析锚板承载力的研究。以方形锚板在均质土及线性土中的拔出试验为原型,基于CEL法建立数值模型,对锚板的极限承载力及破坏机制进行研究,并通过用户自定义子程序,实现了线性土的强度分布随锚板拔出而变化。计算结果表明,土体杨氏模量越大,锚板的极限承载力越大;随着位移增大,锚板的抗拔力先增大,后降低;当埋深小于临界埋深时,土体发生整体破坏;当埋深大于等于临界埋深时,土体发生局部破坏。数值计算反映的规律与试验结果基本吻合,体现了CEL法模拟锚板在海床中大位移响应的出色能力。     

用双曲线法预测挤扩支盘桩的极限承载力

双曲线法能够比较好地预测P-s曲线为缓变型的桩基的极限承载力。根据7根挤扩支盘桩的实测P-s曲线,用双曲线法预测了支盘桩的极限承载力。结果表明在极限加载范围内,双曲线法同样适用于挤扩支盘桩,拟合双曲线与实测的曲线比较吻合,预测的结果对工程实际有一定的价值。     

砂土中扩体锚杆承载特性模型试验研究

在25个室内模型试验基础上,研究了均质砂土中竖向拉拔扩体锚杆的几何尺寸及埋深对其承载特性的影响。试验结果表明,根据深径比的不同,扩体锚杆可以分为浅埋与深埋扩体锚杆2种形式,它们在拉拔过程中均经历了土体弹性变形阶段、非扩体锚固段-土界面剪切破坏阶段、土体弹塑性变形阶段以及剪切破坏阶段,破坏特征分别表现为整体剪切破坏与局部剪切破坏。通过扩体锚杆与普通拉力型锚杆模型试验对比发现：与普通拉力型锚杆相比,扩体锚杆极限承载力、承载比与安全性均有大幅度提高。而通过增大扩体锚固段直径的方式提高扩体锚杆承载力的优势较为明显。此外,根据承载比分析,扩体锚杆存在最优扩体锚固段直径,因此,在实际工程中应寻找一个满足需要的最优扩体锚固段尺寸以取得较好的经济效益。     

单桩极限承载力时间效应估算方法比较

沉入饱和软土中的预制制桩的极限承载力随间歇期的增长而增大,这一现象虽已被工程界广泛认可,但至今仍然没有得到很好地解决。有效地确定单桩承载力随时间变化的规律对桩基础设计非常重要。人们提出了多种估算预制桩随时间变化的桩承载力的方法,但由于不同方法有各自的适用性和局限性,算出的结果有时差别很大,在使用时很难准确把握。首先分析了用于估算饱和软土中预制桩承载力随时间变化的几种方法：对数函数法、双曲函数法、人工神经网络法和基于超孔隙水压力消散的理论解析公式法。再以简洁性、理论性、适用性等为准则,结合工程实例,对以上几种方法进行比较,指出各自优缺点,推荐基于超孔隙水压力消散的简化解析方法来估算软土中预制桩承载力随时间变化的规律。     

条形基础加筋砂土地基极限承载力计算

基于传统的极限平衡条分法,利用临界滑动场法计算了条形基础的加筋地基极限承载力。假定土体处于极限平衡状态时,土体与筋材间存在均匀的摩擦力,通过建立土体条块极限平衡方程,推导了地基承载力的递推关系式。首先,设定计算土体范围,并划分条块和离散状态点;其次,根据递推公式计算各个状态点的参数,并搜索临界滑面;最后,根据搜索出的滑面计算地基承载力。通过实例比较进一步验证了计算结果的可靠性,并分析了首层筋带埋深、铺设层数和长度对地基承载力和滑面位置的影响。研究结果表明：地基承载力随着筋带埋深的增加先增大后减小;随着层数和长度的增加先逐渐增大,最后趋于稳定;滑面位置的变化规律主要是垂直影响深度和水平影响范围增大或减小。该方法原理简单、易于编程,为条形基础加筋地基承载力的计算提供了一种新思路,是临界滑动场法在地基承载力计算中的推广应用。     

斜向上拔螺旋桩基础极限荷载计算

斜向荷载作用下抗拔螺旋桩基础的研究选用螺旋桩为研究对象,引入了随动坐标系,并将桩-土相互作用形成的地基反力以载荷的形式施加于桩体和叶片,解决了大变形材料使用小变形弹性材料叠加原理问题,分析了斜向荷载抗拔螺旋桩基础的破坏模式,建立了斜向荷载作用下抗拔螺旋单桩和群桩基础的极限荷载估算公式,通过与螺旋群桩原型试验的极限荷载判定值的对比,斜向极限荷载估算值约为判定值的93.3 %。表明所使用的研究方法,提出的破坏模式和极限荷载计算方法比较符合实际情况,对斜向荷载抗拔螺旋桩基础工程的设计与分析有一定的指导意义。     

深层搅拌复合地基的极限承载力预测模型探讨

分析了确定复合地基承载力的现况。根据收集到的复合地基承载力检测资料,用双曲线模型、指数模型、灰色模型对复合地基极限承载力进行了预测,并对模型的预测效果进行了分析对比,提出了适合天津市区复合地基的极限承载力预测模型。对预测值进行了修正。根据预测值建立了极限承载力和承载力特征值的关系。     

空洞上方浅基础地基破坏模式与极限承载力分析

利用极限分析上限法求解地基极限承载力问题的关键在于构造合适的破坏模式。当地基下方存在空洞时,地基的破坏模式变得相当复杂。通过分析空洞存在时地基的受力特点及破坏形态,将地基破坏范围划分成为不同的刚性区和过渡区,构造了空洞上方条形基础地基的破坏模式。利用上限法,建立与破坏模式对应的速度场,推导了破坏模式不同区域内的耗散功率和外力功率,得到地基极限承载力的目标函数,并采用数学优化方法进行求解,获得了极限承载力的上限解。通过算例分析,讨论了空洞顶板厚度、空洞大小与地基极限承载力的关系,并与无空洞条件下地基极限承载力进行对比分析。结果表明,随着空洞顶板厚度增加,地基极限承载力增加,破坏模式也由地基与空洞之间扩散到地基两侧;空洞顶板厚度存在临界值,当超过此临界值时,空洞对地基极限承载力的影响可忽略。     

基于修正D-S证据理论的锚杆承载力预测方法研究

锚杆极限承载力的准确预测是承载力预测中最重要的部分。传统的方法经常借助于拉拔试验中锚杆系统处于弹塑性阶段的试验数据进行预测,但实际上弹性和弹塑性阶段区分得不太明显,且实际锚杆荷载-位移（P-S）曲线形状多种多样,故使用单一预测模型不能够对锚杆极限承载力破坏值进行准确预测。针对预测锚杆极限承载力破坏值属于不确定问题,引入组合模型思想,借助被广泛使用在多传感器信息融合中的Dempster-Shafer(简称D-S)证据理论融合算法来建立组合预测模型。该方法是将互不相容的基本命题（假定）组成的完备集合表示对某一问题的所有可能答案,并为各命题分配信任程度,使用D-S合并规则计算同一命题下各个证据体共同作用产生的反映融合信息的新证据体的信任程度,分析各命题产生新证据体的信任程度来确定“不确定问题”的答案。通过减少弹性阶段数据使每个参加组合的预测模型产生多个预测值,将每个预测值都视为一个证据体,在同一鉴别框架下,把同类型、不同特征的证据体按照D-S合并规则合并成一个新的证据体,再根据决策规则得到最终的判定结果。将D-S方法与直接求取算术平均值的方法进行对比,结果表明：使用D-S方法得到的预测值较准确;由于预测值受给定初值影响较大,故对原有预测方法进行修正,修正后预测方法的预测效果更好,预测精度更高,适用范围更广。该研究成果可用于矿山、地下工程等施工过程,以及后续质量检测、稳定性评价、岩体强度预测等方面。