土层锚杆的应力传递及变形分析

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土层锚杆、土钉受力分析及土钉加固土体作用

于水泥结石体和钢筋的弹性模量都大干土体弹
性模量，当土体发生变形时，水泥结石体和钢
筋共同约束土体变形成为锚固杆件。
１２土钉．
２土层锚杆力学模型
如图１示，在基坑壁上设置一根土层锚杆所ａ，目的是当土体ＯＨＤ沿ＨＤ面滑动时锚杆ａｃｃ拉住不稳定土体ＯＨＤ。
［关键词］土锚土钉土层锚杆力学模型锚管支护
１名称定义
１１土锚．
材的弹性模量大干土体的弹性模量，当土体
发生变形时约束土体变形，钢筋或钢管成为
锚固杆件。
在土层中钻孔、注水泥浆，插入钢筋。由
第２期
２１年０月００６
岩土锚固工程
ＹＮＵＭＯＵＯＧＨＮＡＴＡＧＧＮＣＥＧ
Ｎ．０２
Ｊｎ００ｕｅ２ｔ
土层锚杆、土钉受力分析及土钉加固土体作用
孙凯孙学毅
２柳卅［ＯＶＭ￣程公司）（１海南海凯岩土工程公司
锚杆受拉力Ｆ ①假定理想粘结，， ②水泥体已被
拉断不再承载。已知钢筋弹性模量Ｅ水泥体钢，
Ｎ钢＋Ｎ水泥＝Ｆ
Ｅ水泥 ‘ 水泥２Ｆ
：
，
Ｅ钢。Ａ钢
Ⅳ 水泥：Ｆ
：
三
５
５
１堡：＋
ＥＮ。钢
：
．
．

混凝土中锚杆荷载传递机理的理论分析和现场实验

距离锚杆半径倍数
中，认为锚杆受到荷载时不产生径向变形。而计算表明，径向变形的影响是不容忽视的。根据有关厚壁圆筒的理论，锚杆孔的径向刚度为
图 ! 环向应力分布理论值
"#$%! &’()*(&#+,- .#/&*#01&#)2 )3 &,2$(2&#,- /&*(//
! 现场实验
式中具体的实验过程见参考文献456。带垫板和不带垫分级施加张拉板的锚杆分别简称为 7 类和 8 类锚杆，荷载 9!:;9!5;9!!;9 <=，当荷载达到 !;9 <= 时，锚杆周围出现肉眼可见的径向张裂缝，此时测得锚杆应力分布如表 : 所示，算得的侧剪应力见表 5。
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5! *
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在一般情况下，可以忽略锚杆末端对混凝土的作用，由此可得到混凝土中环向应力值为
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杨松林，男，博士生，主要从事岩土工程锚固机理方面的研究。 !-,+ 年生，

土层锚杆的应力传递及变形分析

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图１ห้องสมุดไป่ตู้
Ｃｏｏｋｅ桩身荷载传递模式
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《建筑施工》第２７卷
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周志创、谭跃虎、段建立、杜青、贾蓬：土层锚杆的应力传递及变形分析
第３期
式中ｖｓ是锚杆侧土体的泊松比 % ｌａ为锚杆锚固段长度 ’ 抗拔锚杆的锚固段在荷载作用下会产生拉伸 % 所以
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第３期
周志创、谭跃虎、段建立、杜青、贾蓬：土层锚杆的应力传递及变形分析
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（１８）
图５为一组不同 1 值所对应的ｓａｓ和ｓａｅ沿锚固长度的分布 $ 图中显示 $ 2 值越大 $ 剪切位移在锚固顶端的分布就越集中 $ 而后逐渐向下发展 $ 在锚固底端越来越小$ 甚至渐趋于零$ 仅存在锚固体的弹性变形( 反之 $ 3 值越小 $ 剪切位移的分布就越均匀 % 显然 $ 剪切位移的这种分布规律与摩阻力的分布规律是一致的 % 同时 $ 图３4５显示锚杆锚固段发挥作用的长度是有限的 $ 这也就是说 $ 进一步增加长度 $ 并不会对提高锚杆承载力带来明显的效果 % 综上所述 $ 锚固体表面摩阻力的分布和临界锚固长度取决于比值ＧＳ／Ｅ的大小 $ 与锚固段的长度无关 % 可以推断 $ 对坚硬的岩石锚固层 $ 锚固长度愈短 $ 越能发挥摩阻力的作用 % 而对软粘土锚固层 $ 摩阻力沿整个锚固长度趋于均匀分布 $ 所需锚固长度较长 % 应该指出 $ 本文推导是在锚固体与锚固层间的剪力与剪切位移呈线性关系的基础上进行的 $ 上述理论分析仅限于弹性范围 %

锚杆的力学作用

锚杆的力学作用锚杆是一种常用的地质支护材料，它在土壤或岩石中发挥着重要的力学作用。

锚杆的力学作用涉及到材料的力学性能、结构的稳定性以及外部荷载的作用等多个方面。

本文将从锚杆的力学特性、力传递机制以及力学作用的影响因素等方面进行探讨。

锚杆的力学特性对于支护结构的稳定性至关重要。

锚杆一般由高强度材料制成，例如钢材等。

这种材料具有较高的抗拉强度和抗剪强度，能够承受较大的拉力和剪力。

锚杆的力学特性决定了它能够承受的力量大小，从而保证了支护结构的稳定性和安全性。

锚杆的力传递机制是锚杆力学作用的重要方面。

在锚杆的力学作用过程中，力量主要通过摩擦力和粘结力来传递。

锚杆与土壤或岩石之间的摩擦力可以通过锚杆与周围土体的接触面积和土体的抗剪强度来计算。

而锚杆与周围土体之间的粘结力则是通过锚杆材料与土体之间的粘结性能来实现的。

这种力传递机制保证了锚杆能够有效地将外部荷载传递到土壤或岩石中，使之得到支撑和固定。

锚杆的力学作用还受到一些因素的影响。

首先是土壤或岩石的力学性质。

不同的土壤或岩石具有不同的力学性质，例如抗剪强度、抗拉强度等。

这些性质会直接影响到锚杆与土壤或岩石之间的力学作用。

其次是锚杆的设计和施工质量。

合理的锚杆设计和施工质量能够保证锚杆的力学性能和结构的稳定性。

最后是外部荷载的作用。

外部荷载的大小和方向会直接影响到锚杆的受力状态和力学作用。

因此，在锚杆的设计和使用过程中，需要充分考虑这些因素的影响。

锚杆在土壤或岩石中发挥着重要的力学作用。

锚杆的力学特性、力传递机制以及力学作用的影响因素等方面都需要充分考虑。

只有在合理的设计和施工条件下，锚杆才能够发挥其有效的力学作用，为工程结构的稳定性和安全性提供坚实的支撑。

锚杆的变形

锚杆的变形
锚杆是一种用于加固岩土体或结构物的构件，通常由钢筋、钢绞线或其他材料制成。

锚杆的变形是指在受力作用下，锚杆发生的伸长、缩短、弯曲或扭转等变形现象。

锚杆的变形主要与以下因素有关：
1. 受力状态：锚杆所承受的拉力、压力、剪力等力的大小和方向会影响其变形。

2. 锚杆材料：锚杆的材料弹性模量、屈服强度等力学性能会影响其变形。

3. 锚杆长度：锚杆长度越长，其变形也越大。

4. 锚杆直径：锚杆直径越小，其变形也越大。

5. 锚固长度：锚杆的锚固长度越长，其变形也越小。

6. 岩土体性质：岩土体的力学性质、地下水位等因素会影响锚杆的变形。

在实际工程中，为了保证锚杆的加固效果和安全性，需要对锚杆的变形进行监测和控制。

常用的监测方法包括应变计、位移计、测斜仪等。

同时，还需要根据工程实际情况，选择合适的锚杆材料、直径、锚固长度等参数，以减小锚杆的变形。

总之，锚杆的变形是一个复杂的问题，需要综合考虑多种因素。

在工程实践中，需要根据具体情况进行分析和处理，以保证锚杆的加固效果和安全性。

分层土中锚杆变形的荷载传递分析法

其中，Ｅ为锚固体弹性模量；Ａ为锚固体横截面面积。
（ｒ）的边界要求为：ｕ（ｒ）ｌ … ＝０。在垂直于锚固轴线的平位移与之对应。赵明华等以Ｗｉｎｋｌｅｒ地基模型为基础，利用锚面内，锚固体周围土体的变形为：杆和抗拔桩在承载机理和变形特性上的相似性，推导了锚杆的变Ｅｓ㈤（２）形公式，并界定了锚杆临界锚固长度，但算法未考虑分层土的受ｄｏ，力。田冬俊等以Ｃｏｏｋｅ竖直桩剪切位移理论为基础，改进了文式（１）可分解为：
答，并与已有实验和计算结果进行了对比。
Ｉｒ＝２
解上述方程组可得：
ｒ（ｚ）＝Ｃｌｅｘｐ（ｚ）＋Ｃ２ｅｘｐ（一ｚ）
分层土中锚杆变形的荷载传递分析法
韩钧
（上海千年城市规划工程设计股份有限公司，上海２０１１０８）
摘
要：根据锚杆与土体的相互作用机理，以弹性力学为基础，建立了拉拔荷载下锚杆锚固体与土体的受力平衡方程，在忽略土体
献［１１］中Ｗｉｎｋｌｅｒ地基模型，求解出了锚杆在土层中影响范围的
解析表达形式，但锚固体上各点位移的解答并不明确，且未考虑分层土计算模型中锚杆节点的位移。
ｆｌ掣ａ～：。（）
本文以弹性力学为基础，求解了分层土中锚杆受轴向拉力时位移和应变的解析表达式，并采用传递矩阵方法，推导了锚杆任意位置及锚端的位移，得到了分层土中锚杆弹性变形的精确解

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析许锡宾;刘涛;褚广辉【摘要】基于对荷栽传递法的认识,首先推导了锚固段的荷载传递基本微分方程;在此基础上,结合Kelvin问题的位移解,得到锚固段的应力分布的解析表达式,认为锚杆体的直径、外荷栽及锚杆体弹性模量与岩体剪切模量的比值等因素影响着锚固段的应力水平.计算结果袁明:锚杆体直径增加到一定程度会使锚杆所受的最大剪应力快速增加;在较高的初始力条件下,锚固段前端应力集中现象明显;较小的锚杆体弹性模量与岩体剪切模量比值有利于锚固段应力的均匀分布.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】5页(P27-31)【关键词】锚固段;荷载传递法;应力分布【作者】许锡宾;刘涛;褚广辉【作者单位】重庆交通大学河海学院,重庆,400074;重庆交通大学河海学院,重庆,400074;重庆交通大学河海学院,重庆,400074【正文语种】中文【中图分类】TV223.2+4土木工程建设领域所面临的环境越来越复杂，需要抵抗灾害的要求越来越高，高切边坡、深基坑、复杂环境下的隧洞等工程都需要有一种安全可靠的支护技术。

锚固技术能较充分地发挥和提高岩土体的自身强度和自稳能力，显著缩小结构物体积和减轻结构的自重，有效控制岩土工程的变形，就成为提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程问题最经济有效的方法之一。

对于锚杆的锚固机理的研究，目前还没有统一的理论，国内外主要是从两个方面对其进行研究[1-3]：1）锚固段载荷传递机理，特别是注浆岩石锚杆中锚杆与灌浆体、灌浆体与周围岩体之间黏结应力的分布和传递机理的研究，这是从微观方面进行分析；2）另一种方面则可以理解为宏观分析研究，从锚固体加固效果角度研究岩土锚固作用机理。

很多学者利用力学理论对锚固段荷载传递机理进行了解析分析。

尤春安[4]基于Mindlin问题的位移解，推导了全长黏结式锚杆剪应力、轴向载荷等应力分布的弹性解；张季如等[5]在假定锚固体与岩土体之间的剪切力与剪切位移呈线性增加关系的基础上，建立了锚杆荷载传递的双曲函数模型；杨庆等 [6]基于Boussinesq问题的位移解，推导出了基于Mindlin问题的位移解相同的结果。

锚杆实验报告

锚杆实验报告锚杆实验报告引言：锚杆是一种常用于土力学和岩土工程中的支护技术，通过将锚杆固定在地下岩层或土壤中，以增加地基的稳定性和承载力。

本实验旨在通过对锚杆的力学性能进行测试和分析，探讨其在工程中的应用。

一、实验目的本实验的主要目的是通过测量锚杆的抗拉性能，了解其在不同条件下的变形特性和破坏机理，为工程设计和施工提供依据。

二、实验装置和方法1. 实验装置：本实验采用了一台电子拉力试验机、一根标准锚杆和相应的测量仪器，如应变计和位移计等。

2. 实验方法：首先，将锚杆固定在拉力试验机上，并通过调节试验机的拉力控制装置，施加不同程度的拉力。

然后，利用应变计和位移计等测量仪器，记录锚杆在不同拉力下的应变和位移数据。

三、实验结果分析1. 锚杆的拉伸性能：根据实验数据，绘制出拉力与应变之间的曲线图。

从图中可以看出，随着拉力的增加，锚杆的应变也随之增加。

当拉力达到一定阈值时，锚杆开始出现塑性变形，即应变增加速度明显加快。

2. 锚杆的破坏机理：通过观察实验过程中的现象和数据，可以得出以下结论：（1）在拉力较小的情况下，锚杆主要发生弹性变形，即拉力消失后能够恢复原状。

（2）当拉力达到一定阈值时，锚杆开始发生塑性变形，即拉力消失后无法完全恢复原状。

（3）当拉力进一步增加时，锚杆可能会发生破坏，出现断裂或塑性变形过大等情况。

四、实验结果的应用1. 工程设计：根据实验结果，可以对工程设计中的锚杆使用进行优化和改进。

例如，在选择锚杆的材料和尺寸时，可以根据实验数据确定其承载能力和变形特性，以保证工程的安全性和可靠性。

2. 工程施工：实验结果还可以指导工程施工中的锚杆安装和固定。

通过了解锚杆的破坏机理和变形特性，可以合理选择施工方法和工艺，减少工程风险和成本。

结论：通过对锚杆的实验测试和分析，我们可以了解其在不同条件下的力学性能和破坏机理。

这些实验结果对于工程设计和施工具有重要意义，可以为相关工程提供科学依据和技术支持。

基于变形协调土层锚杆应力传递及变形计算

［关键词］土层锚杆；剪应力分布；锚固段；荷载传递机理［中图分类号］Ｔｕ［文献标志码］Ａ［文章编号］１０００— ９９６５（２０１３）０５— ０５０７— ０６
Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌａｎｃｈｏｒｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｓｔａｔｅｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｏｉｌａｎｄｔｈｅａｎｃｈｏｉｎｒｇｂｏｄｙｗｈｏｓｅａｎｃｈｏｒｌａｙｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｕｎｄｅｒｅｌａｓｔｉｃｓｔａｔｅ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｍｕｒｌａｏｆａｘｉｌａｆｏｒｃｅ，ｓｈｅａｉｎｒｇｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
ｏｆａｎｃｈｏｒａｇｅｓｅｃｔｉｏｎｉｓｄｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｔｈａｔａｎｃｈｏｉｒｎｇｄｅｐｔｈａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｎｃｈｏｉｒｎｇｂｏｄｙａｎｄｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｏｉｌｈａｖｅｏｎｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅ，ｓｈｅａｉｒｎｇｓｔｒｅｓｓａｎｄｅｘｔｒｅｍｅａｎｃｈｏ－ｉｒｎｇｆｏｒｃｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔ，ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｓ，ｔｈｅｍｏｒｅｃｏｎｃｅｎ－

土层锚杆剪切位移_传递函数分析方法_姜连馥

姜连馥(深圳大学,广东深圳　518060)摘　要:依据土层锚杆的模拟试验,建立了土锚工作的弹塑性力学模型,提出了一种剪切位移—传递函数的分析法.用此方法对实际工程中土层锚杆进行了计算,并与现场实测数据进行了比较,两者吻合的较好.关键词:土层锚杆;剪切力;锚固长度中图分类号:T D355.9;U455.71 文献标识码:A1　土层锚杆的传力机理土层锚杆一般为灌浆锚杆,它是用水泥砂浆将一组钢拉杆(粗钢筋或钢丝束等)锚固在伸向地层内部的钻孔中,承受拉力的柱状锚体.它的中心受拉部分是钢拉杆,钢拉杆所受的拉力首先通过拉杆周边的砂浆握裹力而传递到砂浆中,然后再通过锚固段周边地层的摩阻力传递到锚固区的稳定土层中.在实际工程中,以摩擦型水泥砂浆灌浆锚杆占绝大多数.灌浆锚杆的钻孔方向一般是沿水平向下倾斜10°～45°,施工钻孔的深度须超过建筑物背后的主动土压力区或已有的滑动面,并须在稳定的地层中达到足够的有效锚固长度,锚杆末端伸入岩土体内的有效锚固段所能承受的最大拉力称为锚固段的极限抗拔力.许多资料表明[1～4],锚杆孔壁周边的抗剪强度因土层地质不同、埋深不同以及灌浆方法不同而有很大的变化和差异.对于锚杆抗拔的作用原理可从其受力状态进行分析,如果将锚固段的砂浆作为自由体,当锚固段受力时,拉力(P)首先通过钢拉杆周边的砂浆握裹力(u)传递到砂浆中,然后再通过锚固段钻孔周边的地层摩阻力(τ)传递到锚固的地层中,因此钢拉杆如受到拉力的作用,除了钢筋本身需要足够的截面积(A)承受拉力外,锚杆的抗拔作用还必须同时满足以下三个条件:1)锚固段的砂浆对于钢拉杆的握裹力须能承受极限(设计)拉力.2)锚固段土层对于砂浆的摩阻力须能承受极限(设计)拉力.3)锚固土体在最不利条件下仍能保持整体稳定性.条件2)是影响灌浆锚杆抗拔力的主要因素.2　土层锚杆弹塑性分析模式2.1　空间轴对称问题依据土层锚杆的模拟试验和实际的受力情况,把其看成弹性力学的空间轴对称问题来处理.平衡微分方程为σrr+τZrZ+σr-σθr+K r=0σZZ+τrZr+τrZr+Z=0(1)几何方程为εr=u rr,εθ=u rr,εZ=ωZr rZ=u rZ+ωr,r rθ=r Zθ=0(2)物理方程为εr=1E[σr-υ(σθ+σZ)]εθ=1E[σθ-υ(σZ+σR)]εZ=1E[σZ-υ(σr+σθ)]r Zr=1GτZ r=2(1+υ)EτZr(3)将式(3)中的前三式相加,可得到:收稿日期:2002-04-18作者简介:姜连馥(1955-),男,辽宁大连人,深圳大学高级工程师,现为天津大学博士生.θ=1-2υEΘ(4)体积应力为Θ=σr +σθ+σZ (5)体积应变为θ=εr +εθ+εZ = u r r +u r r + ω Z(6)用应变分量表示应力分量的物理方程:σr =E 1+υ(υ1-2υθ+εr )σθ=E 1+υ(υ1-2υθ+εθ)σZ =E 1+υ(υ1+υθ+εZ )τZr =E1+υr Zr(7)将几何方程(2)的前四式代入物理方程(7)得:σr =E 1+υ(υ1-2υθ+ u r r )σθ=E 1+υ(υ1-2υθ+u r r )σZ =E 1+υ(υ1-2υθ+ ω Z )τZr =E 2(1+υ)+( u r Z + ωr)(8)其中　θ=u r r +u r r + ωr再将式(8)代入平衡微分方程(1),化简后可得:E 2(1+υ)(11-2υ θ r +Δ2u r -u r r2)+K r =0E 2(1+υ)(11-2υ θZ+Δ2w )+Z =0(9)图1　锚杆锚固段受力图2.2　圆柱坐标简化方程模式为了简化问题和分析方便,将空间轴对称问题转换圆柱坐标系问题.先建立圆柱坐标系,也可以把它看作仅与Z 有关而与r 和θ无关的轴对称问题来处理,位移分量可设为:u r =0,v θ=0,w =w (Z )(10)将式(10)代入式(6)得:θ=u r r +u r r +ω Z =d w d Z 两边分别对Z 求导得: θ Z =d 2wd Z 2(11)将式(11)代入平衡微分方程(9),其第一式自然满足,而第二式成为:E 2(1+υ)(11-2υd 2w d Z 2+d w 2d Z2)+πD τ(Z )A =0化简后得:d w d Z2=-πD (1+υ)(1-2υ)AE (1-υ)τ(Z )(10)式中:w 为锚杆轴向位移函数;τ为锚杆表面剪应力分布函数;A 为锚杆截面积,A =A g +A b ,A g 和A b 分别为砂浆体和杆体的截面积;E 为锚杆材料的弹性模量,可采用E =E g A g +E b A bA g +A b计算,E g 和E b分别为砂浆体和杆体的弹性模量;D 为锚杆的直径;υ为锚杆材料的泊松比.3　剪切位移—双曲函数解关于锚土间的传递函数的建立,平山英喜[1]等人提出用双曲线函数来描述锚与土接触面摩阻力和锚与土相对位移关系(见图2).τ=Δw /(a +b Δw )(11)式中:Δw 为锚土接触面上锚土间相对位移;a ,b 分别为锚与土接触面有关的参数.图2　位移—剪力关系对于式(11),克拉夫[5]等人通过坐标变换并结合库仑破坏准则,建议利用以下公式:a =1kr w σr P a-n(12)b =R fτf(13)式中:k ,n 为由试验确定的参数.对于粘性土,一般即k =4000～5000,n =0.5～0.8;σr 为土体对锚杆侧面径向压力,Pa ;P a 为大气压力,Pa ;r w 为水20兰州铁道学院学报(自然科学版)第21卷的容重,N /m 2;R f 为破坏比,无量纲系数,对于粘土取R f =0.8～0.9.τf =σr tg +c其中,σr ,c 分别为锚与土接触面摩擦角和内聚力.4　剪切位移—传递函数分析法上述的理论计算采用的剪切位移是双曲线函数关系,并且其中的很多参数是经验值.因此,由锚杆受力的模拟试验(当侧压力一定),得出了剪应力与位移之间的关系曲线,如图3所示,并由此可拟合出它们之间的多项式函数关系.τ=aw 3+bw 3+cw(14)其中的系数a ,b ,c 由试验所得曲线得出.图3　τ～w 关系曲线由式(14)得到的锚身截面位移所引起的锚侧摩阻力的计算式,可用位移协调法计算锚杆的荷载位移关系,计算方法如下:1)将锚杆分为n 个单元,一般n ≥10;2)假定单元n 中点处的位移为Δw n ,据式(11)可得相应截面位移Δw n 的侧壁阻力τn ;3)求n 单元左截面的轴向力P n P n =P n +1+τn uL (n )(15)式中:u 为锚杆截面周长;L n 为单元n 的长度.4)计算第i 段中点处的位移Δw i;图4　计算模型Δw n -1=Δw n -2+Δ(16)Δ=12P n L (n )EA(17)式中:EA 为锚杆截面的抗拉模量.5)将Δw n -1代入式(11)即可求n -1段处的锚侧壁摩阻力τn -1;6)依次类推,可求得单元1处即锚固段顶面处的荷载和位移P 1,w 1;7)假定Δw n ,重复步骤1)～6),即可求得锚的P ～w 曲线、τ～Z 曲线、P ～Z 曲线和w ～Z 曲线.5　算例笔者对深圳地铁一期工程水晶岛车站主体基坑支护结构(图5)进行了实地调查,得到了一些现场实测资料.本站所处地区为台地地貌,地形较平坦,地面上无建筑物,地面高程为7.8～8.6m ,车站主体结构全部在二类围岩中.站区范围内上覆第四系全新统人工堆积层、中更新统残积层,下覆燕山期花岗岩(详细地质资料略).图5　深圳地铁水晶岛站基坑土锚支护布置图图5中基坑支护结构左侧锚杆自由段(图中由细线表示)长7000m m ,锚固段(图中由粗线表示)长12000mm ,水平间距2400mm ,右侧锚杆自由段长10000mm ,锚固段长12000mm ,水平间距为2400mm .所用的灌浆材料为425#普通硅酸盐水泥砂浆,水与水泥配合比为0.3,水泥与砂浆配合比为1.图6给出锚杆自由段长为7.0m ,锚固段长为12m 的锚杆在不同荷载作用下,锚头位移的理论计算值和现场实测值.剪切位移—传递函数法的曲线为:τ=-16.6w 3-167.5w 2+474.4w .6　结束语由以上算例可知,用本文的剪切位移—传递函数法计算单锚P -w 曲线与现场实测的P -w 曲线基本吻合,方法简单可行,仅需编写一小段计算机程序就可方便计算,只要地基土的有关力学参数(在实验室测试)和施工工艺有关的系数取值适当,就能21第3期姜连馥:土层锚杆剪切位移—传递函数分析方法图6　实测结果和理论计算结果的P ～w 图得到充分反映锚杆实际受力情况的计算结果.参考文献:[1]　卢肇均,吴肖茗,张肇坤.锚杆技术及其应用[J ].中国铁道科学.1990,(1):10-13.[2]　程良愧.岩土加固实用技术[M ].北京:地震出版社,1994.[3]　施文华.深基坑桩锚支护设计中的几个问题[J ].建筑技术,1993,(3):15-18.[4]　程良奎.锚杆的试验与长期观测[J ].工业建筑,1993,(2):25-28.[5]Narain J ,Saran S .NandaKumaran D .M odel Study of Pas -sive Pressure is Sand [J ].Proc .ASCE ,J .of the Soil Mechn .F ound .Division ,1996,95(3):20-23.Analysis Method of the Shearing Stress -displacementCurve on the Working Anchored BoltJiang Lianfu(S henzhen University ,Shenzhen 518060,China )A bstract :In this paper ,the model of elastoplasticity of the w orking anchored -bolt is established through the simulating experiment of solum ancho red -bolt ,and the shearing stress -displacement curve is go t simultaneous -ly .The tension of ground ancho r in practical is analysed and calculated .By the contrast of theo rical calculation and practical measuring data ,the feasibility of the theorical calculation is proved pow erfully .Key words :anchored -bolt ;shearing streng th ;anchored leng th22兰州铁道学院学报(自然科学版)第21卷。

锚杆荷载传递机理及受力变形特性研究的开题报告

锚杆荷载传递机理及受力变形特性研究的开题报告标题：锚杆荷载传递机理及受力变形特性研究的开题报告背景介绍：随着现代化建筑的发展，越来越多的高层建筑、大型结构、地下工程等需要使用锚杆作为支撑和固结，保证结构的稳定性和耐久性。

然而，在锚杆使用过程中，荷载传递机理和受力变形特性会受到多种因素的影响，如土体的力学性质、锚杆的质量和安装方式等。

因此，对锚杆荷载传递机理和受力变形特性的研究，对于保证结构安全和提升锚杆应用效果具有重要意义。

研究目的：本研究旨在探究锚杆荷载传递机理及受力变形特性，分析锚杆所受荷载与周围土体的相互作用关系，探究锚杆在应力下的变形规律，为锚杆设计、施工及维护提供理论依据。

研究内容及方法：1.调研国内外有关锚杆荷载传递机理及受力变形特性的研究现状和发展动态；2.基于现场实测数据，建立锚杆荷载传递和受力变形数学模型，探究锚杆所受荷载与周围土体的相互作用关系；3.采用数值模拟和实验研究方法，分析锚杆在应力下的变形规律，探究锚杆的承载能力和破坏机理；4.结合现有锚杆设计规范，提出针对性的锚杆设计、施工及维护建议。

预期成果及意义：通过本研究，将深入理解锚杆荷载传递机理及受力变形特性，建立相应的数学模型和分析方法，为锚杆的设计、施工和维护提供完整的理论支持。

此外，本研究还具有优化土木工程设计、提高工程安全性和减少质量问题的指导意义。

参考文献：1.孙继业, 王宏伟. 土与锚杆耦合系统的受力性能研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2009, 28(11): 2318-2325.2.陈大力, 刘长荣. 锚杆与土体的相互作用研究[J]. 岩土力学, 2005, 26(S1): 523-526.3.许承志, 顾本立. 锚杆力学[M]. 北京: 科学出版社, 2006.。

深基坑桩锚支护的受力与变形研究

深基坑桩锚支护的受力与变形研究【摘要】鉴于桩锚土相互作用的影响，结合实际工程，探究深基坑桩锚支护结构受力与变形的特征。

经过研究表明，对桩锚支护结构受力和变形特性存在较大影响的包括：土层锚杆、支护桩的刚度、被动区土的“m”值以及分步开挖深度四个方面，其中土层锚杆起主要性作用。

【关键词】深基坑；桩锚土；受力；变形1.引言土层锚杆、护坡桩、腰梁和冠梁四个部分共同组成桩锚支护体系。

如果基坑地下水位比较高，支护桩后必须有防渗堵漏的水泥土等，以确保万无一失，它们之间相互联系、相互作用、相互影响，缺一不可，共同形成一个整体。

现如今，世界各地深基坑的深度由原来的几米到现在的几十米，桩锚支护结构不仅得到了广泛的应用而且获得显著的经济效益。

尽管如此，其中也有许多失败惨痛的教训，因此，提高基坑支护设计水平，对桩锚支护的影响因素进行分析与探讨是必不可少的。

根据实际经验与实际工程，本文主要利用桩土锚相互作用对深基坑支护的受力与变形进行研究。

2.基坑基本情况本文分析的对象为某科技大楼深基坑。

基坑内的土层为中等硬度土。

基坑开挖深度为12.24～15.44m，3层地下室，基坑面积大约为1530.0m2。

一桩一锚，所以基坑支护采取的是桩锚结合的型式，并且采用了直径为1.0m的人工挖孔作为支护桩。

采用二次压力注浆锚杆，预应力锚固。

3.桩锚支护的受力与变形特性的计算分析与研究土压力的计算分析模式有很多种，目前主动区采用修正Teshebotarioff模式计算分析土压力，被动区采取“m”法值计算土压力。

并且土压力与土体位移有关联，因此，应根据实验值确定计算过程中的土压力与土体位移的联系。

3.1分步开挖受力与变形特征图1表示分步开挖时支护结构受力和变形特性。

支护桩顶位移的测试值与计算结果比较接近，所以，此次的计算结果相对有效与合理。

分析各步开挖情况得知，每开挖一步，支护桩位移就会有所增加，并且第一步开挖增加幅度最大，如图1（a）。

所以，应该尽量减少第Ⅰ步开挖在实际基坑开挖的幅度。

土层锚杆应力传递及变形分析

受拉力的柱状锚体，其中心受拉部分是钢拉杆，钢拉杆所受的拉力首先通过拉杆周边的砂浆握裹力而传递到砂浆中，
然后再通过锚固段周边地层的摩阻力传递到锚固区的稳定土层中，在工程中，摩擦型水泥砂浆灌浆锚杆占绝大多数。
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煤炭工程
２００６年第５期
土层锚杆应力传递及变形分析
张志甲
（杭州中宇建筑设计有限公司，江苏南京２００）１０９
摘要：土层锚杆的变形计算是一个十分复杂的问题，要精确计算其变形，在理论上和实践中都存在一定的困难。论文采用Ｃｏｅ出的摩擦桩的荷载传递物理模型，导出了土层锚杆荷ｏｋ提
法不同而有很大的变化和差异。
系到其作用的正常发挥及基坑的整体稳定性，锚杆并不是
单纯以承载力作为设计标准，而往往是以最大允许变形量
作为设计标准，传统地单纯以承载力作为设计标准是不全
面的。不能满足工程的需要。因此，从理论研究及工程需
已有的滑动面，并须在稳定的地层中达到足够的有效锚固
段长度。锚杆末端伸人岩土体内的有效锚固段所能承受的最大拉力称为锚固段的极限抗拔力。许多资料表明锚杆孔壁周边的抗剪强度因土层地质不同、埋深不同以及灌浆方

矿用锚杆应力

矿用锚杆应力在地下矿山工程中，矿用锚杆是一种重要的支护设施，用于增加岩体的稳定性，防止岩体的塌方和坍塌。

而矿用锚杆的应力问题也是一个不容忽视的关键因素。

矿用锚杆的应力分布是指在锚杆工作过程中，锚杆受到的内外力作用下所产生的应力状态。

这些应力会直接影响锚杆的稳定性和使用寿命。

为了保证矿用锚杆的安全可靠性，必须对其应力进行科学合理的控制和评估。

矿用锚杆的应力主要受到以下几个方面的影响：1. 地质条件：不同地质条件下的岩石性质和变形特性不同，会导致锚杆所受应力的差异。

例如，软弱的岩层会导致锚杆的应力集中，而坚硬的岩层则会分散应力。

2. 锚杆材料：矿用锚杆一般由高强度钢材或复合材料制成。

不同材料的强度和韧性不同，会直接影响锚杆的应力分布和承载能力。

3. 锚杆的固定方式：矿用锚杆一般通过螺栓或喷锚等方式固定在岩体中。

不同的固定方式会对锚杆的应力分布产生影响，例如，螺栓固定方式会导致锚杆的应力集中在固定点附近。

为了合理控制矿用锚杆的应力，可以采取以下措施：1. 根据地质条件选择合适的锚杆类型和规格，确保锚杆能够承受地下岩体的应力变化。

2. 优化锚杆的布置方案，合理分配锚杆的间距和固定点，避免应力集中。

3. 加强锚杆的质量控制，确保锚杆的材料和加工工艺符合规范要求。

4. 定期对锚杆进行检测和维护，及时发现和处理锚杆应力异常或损伤的问题。

矿用锚杆的应力问题是地下矿山工程中的一项重要内容。

合理控制锚杆的应力分布，能够提高锚杆的稳定性和使用寿命，确保矿山工程的安全运行。

因此，在设计和使用矿用锚杆时，需要充分考虑地质条件、锚杆材料、锚杆固定方式等因素，并采取相应的措施来控制和评估锚杆的应力情况。

只有这样，才能保证矿用锚杆能够有效地发挥其支护作用，确保矿山工程的安全稳定运行。

深基坑桩锚支护结构的应用及受力变形分析

深基坑桩锚支护结构的应用及受力变形分析摘要：随着我国建筑行业的发展，深基坑工程同样得到发展。

随着被广泛应用于建筑产业各个环节过程中，对桩锚支护结构进行应用与受力变形分析也显得尤为重要。

本文就目前深基坑工程现状进行说明，并对桩锚支护结构应用与受力进行具体的分析与探讨，为这一工程进一步发展提供理论支持。

关键词：深基坑；桩锚支护结构；应用；受力变形前言深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

桩锚支护是将受拉杆件的一端固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与围护桩相联的基坑支护体系。

桩锚支护作为深基坑重要的一种支护措施，其应用与受力变形直接影响到工程建设进展。

1 目前发展现状目前，桩锚支护结构被广泛运用于深基坑工程建设中，其重要性不言而喻。

城市化进程的加快，社会经济的不断发展，众多新需求的出现，令深基坑在对支护结构进行选择时，选择困难。

深基坑工程在实际操作时，具有很大的危险性。

由于地质地理环境、天气状况等因素的影响，在施工时常常伴有巨大的风险。

在工程建设前，这些外界因素常常无法准确预测到，即便考虑到会有此类现象发生，也因为无法准确预测时间、地点而束手无策。

同时，支护结构的选择，需要充分考虑到周围环境的影响、地下室问题以及岩层问题。

由于深基坑工程是需要提前设计构图的，某些要素无法考虑到，资金和人员的限制常常会让支护结构的选择更加艰难。

在这样一种复杂的现状下，桩锚支护结构的出现，令所有问题得到有效解决。

作为基坑开挖边坡支护方法中最常见的一种支护方式，它由一系列排桩和锚杆组成，其中排桩为挡土体系，锚杆为支撑体系。

这样的结构，大大加强了支护的稳固性能与安全性能。

在结合了抗滑桩支护方法和锚杆支护方法的同时，还综合了抗滑桩和锚索的支护原理，采用锚杆取代基坑支护内支撑，给支护排桩提供锚拉力。

这大大提高了工程的可靠性与安全性，令深基坑工程得以顺利开展。

锚杆受力变形及研究

的钢绞线、锚固长度为１８ｍ的锚杆，其设计极限抗限抗拔力为６３０ｋＮ。
２锚杆施工方案
采用Ｙｘ一１型钻机钻孔，泥浆护壁，泥浆中掺人适量彭润土。先用１５０ａｒｍ合金钻头在素砼桩上开孔，打穿素砼桩后换１５０ｍｍ三翼钻头钻孔。其中东南面紧邻之江路地下通道区域距离钱塘江仅仅８５ｍ，采用全套管钻孔咬合桩结合四道预应力锚杆支护。施工最下一排锚杆时，正值农历八月中旬，钱塘江水位较高，坑外侧的自流深井只能将水位降至地面下１０ｍ，最下一排锚杆位于水位下约１．５ｍ，需在水下成孔。素砼桩上开孔后，在桩的钻孔内下人套管，并向孔外接长套管，套管内注水，使得套管口的水位标高高于地下水位标高后再进行钻孔施工，避免钻孔发生流砂、塌孔。采用水灰比为０．５的纯水泥浆二次注浆，待一次注浆体的强度达到５Ｍ约需４ｏ小时）后二次注浆。实际施工时，二次注浆压力只能达到１．２ｏ — Ｉ．５０Ｍｐａ，远低于原设计要求的２．５ — ３．ＯＭｐａ，且注浆水泥用量达５ｏ０ — ６ｏｏｋｇ后仍可注入，施工难以操作。经过现场多次试注后确定注浆水泥量改为按２００ｋ控制，注浆压力作为参考。经试验极限抗拔力满足设计要求，最大位移为３５５ｏ Ⅱ ｕｎ。张拉控制荷载为０．６倍极限抗拔力（约为基坑围护设计计算所需提供抗拔力的０．７５倍），正式张拉前先用０．５倍张拉控制荷载预张拉二次，然后张拉至控
摘要：由于锚杆支护技术的优越性，我国自上世纪５Ｏ年代开始在煤炭系统使用锚杆以来，目前已在矿山、水电、建筑等工程领域中广泛使用了该项技术。本文通过杭州波浪文化城基坑工程开挖的案例分析锚杆在实际支护工程中的受力及变形情况，为今后孔咬合桩（贝诺特工法）结合上部两道预应力锚杆、下部一道钢筋混凝土支撑支护。拉力分散型锚杆设于素砼桩位置，水平向间距１．５ｍ，孔径１５０ｍｍ，根据受力大小采用４根或５根直径１５．２４ｍｍ、为１８￣ＭＰａ

预应力锚索锚固段的应力分布规律及分析

Abstract： The types of anchorage are divided into the surface-type and the interior-type. Based on the Kelvin′s solution of displacement ，the distributing expressions of the shear stress and the axial force in the interior-type anchorage are derived，which have a same form as those of the surface-type. The only difference between them is the parameter，which shows that their mechanical characters are similar. Subsequently，the mechanical characters of the separate-stretched anchorages are discussed. The advantage or disadvantage and their adaptive conditions are analyzed at last. Key words ： geotechnical engineering；prestressed cable；anchorage theory；mechanical analysis 研究，对推动岩土工程领域的发展有着极其重要的意义。随着岩土锚固技术的发展，岩土锚固理论的研究也在不断地深入。国内外对锚固理论的研究，一般可分为锚固荷载传递机理和加固效应两大内容[1] 。在锚固荷载传递机理方面已有大量的成果，这些工作主要是在试验和现场测试的基础上采用拟合的方法给出锚固段剪应力的分布规律，如文 [2] 将其 Az 表述为： τ z = τ 0 exp − ，其中，d 为锚固体直 d 径， τ 0 为常数。文[3，4] 采用数值模拟方法探讨了锚固段的应力分布规律。文[5] 利用 Mindlin 半空间

土层锚杆锚固段应力分布规律研究

一
２压力分散型锚杆的特点
２１压力分散型锚杆在锚固段全长范围内轴．力和粘接应力分布均匀，砂浆体全长范围内受压，锚杆的极限抗拔力与锚固段长度成正比。２２压力分散型锚杆钢筋（．或钢绞线）全长可以在弹性范围内自由伸缩，故当支护结构发生向位移时适应变形能力强，以避免注浆体与岩土可界面剪切破坏而导致工程失事；而且用作预应力锚杆时，锚头处钢筋（钢绞线）锁定时产生的回缩量引起的预应力损失小；适应变形能力强，抗震性
弹性模型，土体用ＤｕｋｒＰａｅ模型，ｒｃｅ— ｒｒｇ注浆体与土体间用接触单元，边界条件为土体在锚杆长度
方向两端为支座约束，模型为轴对称的模型。网格划分选择映射网格划分。加载分两步，第一步
施加地层覆盖层压力２ｋ／第二步在钢筋或承０Ｎｍ，
载体位置施加拉力２ｋ。计算结果见图２图３０Ｎ、、
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２０．ｏ６０６Ｎ．
四川水利
－９－１
土层锚杆锚固段应力分布规律研究
一
余民久。熊峰（四川大学，成都，１０５６０６）
【要】摘本文应用ＡＳＳＮＹ有限元软件，对土层锚杆进行有限元弹塑性分析，究土层锚杆不同受力类型锚固段粘研结应力分布规律，为土层锚杆的设计提供参考。【关键词】土层锚杆粘结应力ＡＳＳ设计ＮＹ
圈１土层锚杆锚固段受力类型
桥梁墩台附近床面建桥后，可能最低冲刷线护岸，为浆砌卵石，河道顺直，较小的流速变化不堤高程即为设计水位减去河床一般冲刷深和桥墩局会对护岸、防造成影响。

锚杆应力应变报告书模板

锚杆应力应变报告书模板[报告书标题]锚杆应力应变报告书[报告书目录]1. 引言2. 实验目的3. 实验方法4. 实验结果5. 数据分析6. 结论7. 参考文献[报告书正文]1. 引言在土木工程领域，锚杆被广泛应用于地下工程中，起到增强地基和结构物稳定性的作用。

锚杆的应力应变特性是评估其性能的重要指标，本次实验旨在通过实验获取锚杆的应力应变数据，并进行分析和评估。

2. 实验目的本次实验的目的是测量和分析锚杆在加载过程中的应力应变特性，具体包括以下几个方面：- 测量锚杆在不同载荷下的应变变化情况。

- 分析锚杆的应力应变关系。

- 评估锚杆的力学性能。

3. 实验方法3.1 实验设备：锚杆应力应变测试仪、测试控制器、加载装置等。

3.2 实验流程：3.2.1 设置测试仪器和装置，确保其正常运行和准确度。

3.2.2 安装锚杆样本，并将其固定在加载装置上。

3.2.3 施加不同的载荷，记录载荷和相应的应变数据。

3.2.4 根据实验数据计算锚杆的应力应变，并进行分析。

4. 实验结果4.1 实验数据：在本次实验中，我们记录了不同载荷下的应变数据，并整理如下表：| 载荷（N） | 应变值（mm/mm） ||----------|----------------|| 1000 | 0.001 || 2000 | 0.003 || 3000 | 0.005 || 4000 | 0.007 || 5000 | 0.01 |4.2 实验结果分析：通过对实验数据的处理和分析，我们得出以下结论：- 锚杆的应变值随着载荷的增加而增加，呈线性关系。

- 锚杆在不同载荷下的应力应变关系可以通过线性回归分析得到拟合直线方程。

5. 数据分析5.1 基于实验数据，我们进行了数据分析和计算，包括以下内容：- 绘制应力应变曲线图，展示锚杆的应变特性。

- 计算锚杆的应力值，根据载荷和应变关系确定。

- 评估锚杆的力学性能，比较实验结果与设计要求。

6. 结论本次实验通过测量和分析锚杆的应力应变特性，得出以下结论：- 锚杆在不同载荷下呈现线性应变特性。

分析土层锚杆的工作原理

分析土层锚杆的工作原理土层锚杆是一种常用于土木工程中的地下支护措施，通常用于增加土体的稳定性，承受土体的自重和外部荷载。

它的工作原理可以简单概括为在土体内通过预应力作用，增加土体内部的剪切强度，从而提高土体的稳定性和承载能力。

下面将从锚杆的类型、作用原理、施工过程等方面来进行详细分析。

首先，土层锚杆的类型主要包括无张力锚杆和张拉锚杆两种。

无张力锚杆主要是通过无张力锚具将锚杆与土体连接，以增加土体的稳定性，但无法转移土体的荷载。

张拉锚杆则通过锚杆的拉力来增加土体的承载能力，通过换向器将锚杆的荷载转移到土体中，从而提高土体的整体稳定性。

其次，土层锚杆的作用原理主要包括预应力作用、摩擦力和粘结力三个方面。

首先，预应力作用是土层锚杆的核心原理，通过预先施加一定的拉力到锚杆上，使锚杆产生一定的预应力，进而通过与土体摩擦力和土体粘结力相互作用，形成一个固定的支撑系统。

这种预应力的作用可以大大提高土体的整体强度和稳定性。

其次，摩擦力和粘结力也是土层锚杆发挥作用的重要因素。

通过锚杆与土体之间的摩擦力和黏结力的作用，可以进一步增加土体的支撑能力，从而提高土体的稳定性。

另外，土层锚杆的施工过程也是其工作原理的重要组成部分。

土层锚杆的施工一般包括预制锚孔、注浆、锚杆安装和锚杆张拉等步骤。

首先，预制锚孔是在需要支护的土体中先钻孔，在孔内注浆，形成一个强固的浆体环境，以增加土体的支撑能力。

然后，在注浆完毕后，将锚杆插入锚孔内，通过锚具固定住锚杆。

最后，通过张拉设备对锚杆进行张拉，产生预应力，从而增加土体的支撑能力和稳定性。

总的来说，土层锚杆通过预应力作用、摩擦力和粘结力等多个方面的综合作用，可以增加土体内部的剪切强度，从而提高土体的稳定性和承载能力。

它具有施工简便、经济高效、适用范围广等优点，在土木工程中有着广泛的应用。