錨土界面性能測(cè)試方法與錨桿非線性受力變形特性分析.pdf

1、隨著國(guó)家大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)和中國(guó)建筑行業(yè)走向國(guó)際市場(chǎng)的需要，錨固工程的發(fā)展日新月異，而錨桿的受力變形特性研究必將貫徹始終。然而，現(xiàn)階段錨桿的理論研究還未達(dá)到完善的地步，相應(yīng)的計(jì)算分析方法與實(shí)際情況并不十分一致，給工程相關(guān)的設(shè)計(jì)和施工帶來了一定困難。因此，本文在國(guó)家自然科學(xué)基金《殘坡積土邊坡錨固系統(tǒng)水穩(wěn)性與時(shí)變可靠性分析》(50878082)的支持下，對(duì)錨土界面性能測(cè)試方法與錨桿非線性受力變形特性展開了比較系統(tǒng)、深入的研究工作，以期

2、為相關(guān)理論分析與工程建設(shè)提供一定指導(dǎo)和幫助。
　　首先，考慮到目前仍缺乏專門的錨土界面性能測(cè)試裝置與方法，基于微元法的受力分析理念，自行研發(fā)并制作了一整套包括擊實(shí)、制樣和拉拔等過程在內(nèi)的錨土界面剪切測(cè)試裝置，使用該裝置進(jìn)行了4批次的試驗(yàn)，證實(shí)了該裝置對(duì)錨土界面性能測(cè)試的可行性和可靠性，得到了界面峰值剪切強(qiáng)度與界面剪切速率和界面峰值剪切強(qiáng)度與錨固體養(yǎng)護(hù)齡期之間的關(guān)系，并基于試驗(yàn)結(jié)果擬合出吻合度良好的3種不同表達(dá)形式的錨土界面τ-s全

3、過程本構(gòu)關(guān)系模型。
　　其次，考慮不同含水量和不同浸泡時(shí)間兩種水作用形式的影響，開展了坡積土的三軸壓縮試驗(yàn)，運(yùn)用Kriging預(yù)測(cè)模型對(duì)三軸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行了插值預(yù)測(cè)，進(jìn)而實(shí)施了不同含水量下的錨土界面剪切試驗(yàn)，回歸分析了界面峰值剪切強(qiáng)度與含水量之間的關(guān)系，進(jìn)而又基于均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，將土體的含水量和干密度作為兩個(gè)考慮因素，測(cè)定了其對(duì)界面峰值剪切強(qiáng)度的影響大小，分別基于Kriging預(yù)測(cè)方法和回歸分析方法建立了界面峰值剪切強(qiáng)

4、度與土體含水量和干密度之間的關(guān)系。
　　再次，開展了錨桿室內(nèi)大比例模型試驗(yàn)，通過對(duì)3根模型錨桿進(jìn)行不同加載方式和不同約束條件下的拉拔，得到了對(duì)應(yīng)情況下的荷載-位移曲線，詳細(xì)討論分析3根錨桿荷載-位移曲線的異同，并對(duì)不同加載方式和不同約束條件下錨桿的軸力和剪應(yīng)力沿錨桿長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律進(jìn)行了深入的分析研究，在工程應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)等速拉拔的錨桿其拉拔荷載出現(xiàn)下降現(xiàn)象的關(guān)注。
　　然后，結(jié)合簡(jiǎn)單非線性界面模型和考慮殘余強(qiáng)度非線性界面

5、模型，基于荷載傳遞法并引入冪級(jí)數(shù)求解方法，推導(dǎo)了錨桿沿全長(zhǎng)的位移、軸力和剪應(yīng)力分布規(guī)律的半解析解，通過實(shí)例驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的可靠性和合理性，并著重運(yùn)用考慮殘余強(qiáng)度非線性界面模型探討了界面模型峰值點(diǎn)位置、錨固體模量、錨固體長(zhǎng)度以及界面殘余強(qiáng)度等因素對(duì)錨桿受力變形特性的影響。
　　最后，引入4種不同界面剪切模型，并基于荷載傳遞法和傳遞矩陣法，針對(duì)層狀地基中的錨桿進(jìn)行了受力變形的分析計(jì)算，導(dǎo)出了錨桿各點(diǎn)在不同土層不同受力階段下的位移、軸力