压力分散型可回收式锚索力学分析和结构优化
发布时间：2021-07-07 22:16
压力分散型可回收式锚索在岩土锚固工程中应用较广,且回收方式多种多样,但其仍存在缺乏统一的锚固段载荷传递计算模型、回收解锁费力等问题。本文依托北京地铁17号线广渠门外站永安里站区间锚索施工工程,以工程中应用的压力分散型旋转回收式锚索为研究对象,对锚固段进行力学分析并对其回收方式进行改进,具体研究内容如下:首先,由于锚索的锚固作用依靠锚固段所受粘结应力实现,根据其锚固效果,对压力分散型锚索的锚固段进行力学分析,提出了压力分散型锚索锚固段剪应力和轴向力载荷传递的双曲函数模型,讨论了拉拔载荷、锚固体轴向刚度及锚固段长度等参数对其应力分布的影响。其次,分析了压力分散型旋转回收式锚索的结构特点和回收原理,并对其回收效果进行评价。最后,通过改变钢绞线与锚具的锁固方式,对旋转回收式锚索锚具结构部分进行优化,设计了一种新型按压回收式锚具,利用有限元对其进行数值模拟,通过加载不同的预紧力,分析了锚具各部分应力分布的特点。研究表明:通过双曲函数模型可获得完整的不同因素影响下的载荷位移曲线;对比旋转回收式锚具,按压回收式锚具在操作上更便捷,锁固及回收的高效性会将有较大提升。研究结果为压力...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章锚索结构特点及锚固段力学分析方法7第二章锚索结构特点及锚固段力学分析方法2.1锚索结构及分类2.1.1锚索分类锚索是基坑支护的重要组成部分，包括杆体、注浆固结体、锚具等，总体分为自由段、锚固段和锚头，它的作用是对基坑或边坡工程中的围岩土体进行加固，以维持建筑物和土体的稳定，锚索是受拉构件[39]。锚索结构简图如图2-1所示。（1）锚固段：又称为内锚固段，在钻孔中，通过注浆将杆体和岩土体粘结在一起的区域，是一个区域范围。水泥浆与其粘结的锚索共同组成锚固体，用来固定锚索并与周围岩土体粘结，锚固体与土层的界面处产生的摩擦阻力与锚索的张拉力相互抵消，以实现加固土层或建筑物的目的。（2）自由段：位于锚头和锚固段之间，钢绞线受拉时，将拉力传递到锚固段，起到传递张拉力的作用。为了保护自由端的钢绞线，施工过程中，会给自由段的钢绞线套上保护套管，之后进行注浆，所以自由段不与注浆体进行粘结。（3）锚头：也称外锚头或紧固头，一般由锚垫板、锁固锚具和夹具组成，主要用于锚索的外部固定，也是在施工过程中施加预应力的部位。图2-1锚索结构简图锚索种类繁多，对其进行准确分类是困难的，主要可以按以下三种方式进行分类[40]：（1）预应力锚索和非预应力锚索按是否施加预应力分为两类锚索，预应力锚索和非预应力锚索。预应力锚索指锚固后，对锚索杆体进行张拉，此时杆体处在受力绷紧状态，相对于土层对锚索的各项复杂应力，锚索杆体因自身受力，传递给锚固体，便可以主动承受各向载荷；非预应力锚索指锚固后，直接对自由段注浆，不对锚索杆体施加外力，让杆体处在自由不受力状态，岩土体会主动对锚索产生各向应力，锚索被动受力。有时，根据工程特性，非预应力锚索不设置自由段，并采用全孔注浆?
西安石油大学硕士学位论文8互作用抵消掉复杂的土层应力，实现稳定土层的作用，故称其为拉力型锚索。图2-2拉力型锚索受力状态图2-3所示为压力型锚索受力状态，压力型锚索工作时，对锚索杆体施加张拉力，拉力随着杆体从自由段到锚固段进行传递，最终传递至锚固体底部的承载体上。承载体受到杆体拉力后，以压应力的方式作用在锚固体上，锚固体与周围岩土体形成压应力的锚固状态，因其锚固体处于受压状态，故称其为压力型锚索。图2-3压力型锚索受力状态两种锚索的异同点在于，若施加预应力，在拉力型和压力型锚索锚固时，锚索杆体均处于受拉状态，承受一个拉力载荷。但不同的是，对于拉力型锚索，整个锚固体都处于受拉状态，而在锚固段底部设有承载体压力型锚索锚，将锚固体所受的拉力载荷转化成了压力，作用在周围岩土体上。（3）永久式锚索和临时支护锚索（包括可回收式锚索）按使用期限分为：永久式锚索和临时支护锚索。在地铁基坑工程中，有些基坑因邻近建筑物红线或者其临近地下空间有后续开发规划的因素制约而不允许采用永久式锚索，此时可以选择临时支护锚索作为支护手段。2.1.2可回收式锚索分类基坑支护过程中，有些临时支护的锚索在工程结束后不再发挥作用，留在地层中会对后续地铁施工中的盾构机掘进刀盘造成损伤，待工程结束后，为降低对周围环境的不良影响，可对锚索进行拆除[41-42]。可回收锚索名称多种多样，也可称为抽芯锚索、可拆卸锚索、可拆式锚索、回收式锚索等。压力型或压力分散型锚索因其结构特点，常被设计成可回收锚索，可回收锚索的杆体统一使用无粘结钢绞线，以防止钢绞线与泥浆粘连。因为锚索是深入到地层十几米到几十米，具有不可测性，注浆之后锚固体坚硬复杂，所以回收锚索并不是对锚索的全部组成部分?
【参考文献】：
期刊论文
[1]斜拉型拆卸回收锚索在洛阳地铁工程中的应用[J]. 梁宁,张洪欣. 工程建设与设计. 2020(04)
[2]双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用[J]. 袁坤,张玉芳. 地下空间与工程学报. 2020(01)
[3]可回收锚索应用技术及其原理研究[J]. 张浩宁,刘朋,王屾宇. 安徽建筑. 2020(01)
[4]一种改善锚固体工作性能的措施[J]. 姬书军,孟宪乔,汪和龙,张金锋,陈烨,杨垂玮. 南昌大学学报(工科版). 2019(04)
[5]压力分散型锚索的应变能及刚度匹配分析研究[J]. 李清山,张莉妮,刘虎队,覃菊清,吴叔刚. 地下空间与工程学报. 2019(S2)
[6]浅析旋拧式可回收锚索在某工程中的应用[J]. 郭东海. 四川水泥. 2019(12)
[7]可回收锚索在基坑工程中的应用研究[J]. 陈昌宁. 河南建材. 2019(06)
[8]高堑边坡锚索加固设计参数的优化——以厦门北站环山路为工程案例[J]. 郑朝晖. 福建建筑. 2019(12)
[9]可回收锚件机理与工程应用研究[J]. 邓友生,蔡梦真,王一雄,苏家琳,孙雅妮. 材料导报. 2019(S2)
[10]压力型锚杆临界锚固长度的解析解[J]. 刘超,涂兵雄,廖小平,贾金青,蔡燕燕. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(06)
硕士论文
[1]新型预应力锚索技术研究及应用[D]. 张为.重庆交通大学 2016
[2]预应力碳纤维板夹片式锚具的设计与优化[D]. 邵炼.广西科技大学 2015
[3]一种新的压力分散型热熔式可回收锚索的工程试验[D]. 王建强.广州大学 2015
[4]拉压分散型锚索内锚固段受力机理研究[D]. 程贤忠.重庆大学 2015
[5]预应力锚索在地铁工程中的应用研究[D]. 张维建.重庆交通大学 2014
[6]压力分散型锚索锚固段力学性能及其设计方法的研究[D]. 刘海龙.中国铁道科学研究院 2013
本文编号：3270471
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章锚索结构特点及锚固段力学分析方法7第二章锚索结构特点及锚固段力学分析方法2.1锚索结构及分类2.1.1锚索分类锚索是基坑支护的重要组成部分，包括杆体、注浆固结体、锚具等，总体分为自由段、锚固段和锚头，它的作用是对基坑或边坡工程中的围岩土体进行加固，以维持建筑物和土体的稳定，锚索是受拉构件[39]。锚索结构简图如图2-1所示。（1）锚固段：又称为内锚固段，在钻孔中，通过注浆将杆体和岩土体粘结在一起的区域，是一个区域范围。水泥浆与其粘结的锚索共同组成锚固体，用来固定锚索并与周围岩土体粘结，锚固体与土层的界面处产生的摩擦阻力与锚索的张拉力相互抵消，以实现加固土层或建筑物的目的。（2）自由段：位于锚头和锚固段之间，钢绞线受拉时，将拉力传递到锚固段，起到传递张拉力的作用。为了保护自由端的钢绞线，施工过程中，会给自由段的钢绞线套上保护套管，之后进行注浆，所以自由段不与注浆体进行粘结。（3）锚头：也称外锚头或紧固头，一般由锚垫板、锁固锚具和夹具组成，主要用于锚索的外部固定，也是在施工过程中施加预应力的部位。图2-1锚索结构简图锚索种类繁多，对其进行准确分类是困难的，主要可以按以下三种方式进行分类[40]：（1）预应力锚索和非预应力锚索按是否施加预应力分为两类锚索，预应力锚索和非预应力锚索。预应力锚索指锚固后，对锚索杆体进行张拉，此时杆体处在受力绷紧状态，相对于土层对锚索的各项复杂应力，锚索杆体因自身受力，传递给锚固体，便可以主动承受各向载荷；非预应力锚索指锚固后，直接对自由段注浆，不对锚索杆体施加外力，让杆体处在自由不受力状态，岩土体会主动对锚索产生各向应力，锚索被动受力。有时，根据工程特性，非预应力锚索不设置自由段，并采用全孔注浆?
西安石油大学硕士学位论文8互作用抵消掉复杂的土层应力，实现稳定土层的作用，故称其为拉力型锚索。图2-2拉力型锚索受力状态图2-3所示为压力型锚索受力状态，压力型锚索工作时，对锚索杆体施加张拉力，拉力随着杆体从自由段到锚固段进行传递，最终传递至锚固体底部的承载体上。承载体受到杆体拉力后，以压应力的方式作用在锚固体上，锚固体与周围岩土体形成压应力的锚固状态，因其锚固体处于受压状态，故称其为压力型锚索。图2-3压力型锚索受力状态两种锚索的异同点在于，若施加预应力，在拉力型和压力型锚索锚固时，锚索杆体均处于受拉状态，承受一个拉力载荷。但不同的是，对于拉力型锚索，整个锚固体都处于受拉状态，而在锚固段底部设有承载体压力型锚索锚，将锚固体所受的拉力载荷转化成了压力，作用在周围岩土体上。（3）永久式锚索和临时支护锚索（包括可回收式锚索）按使用期限分为：永久式锚索和临时支护锚索。在地铁基坑工程中，有些基坑因邻近建筑物红线或者其临近地下空间有后续开发规划的因素制约而不允许采用永久式锚索，此时可以选择临时支护锚索作为支护手段。2.1.2可回收式锚索分类基坑支护过程中，有些临时支护的锚索在工程结束后不再发挥作用，留在地层中会对后续地铁施工中的盾构机掘进刀盘造成损伤，待工程结束后，为降低对周围环境的不良影响，可对锚索进行拆除[41-42]。可回收锚索名称多种多样，也可称为抽芯锚索、可拆卸锚索、可拆式锚索、回收式锚索等。压力型或压力分散型锚索因其结构特点，常被设计成可回收锚索，可回收锚索的杆体统一使用无粘结钢绞线，以防止钢绞线与泥浆粘连。因为锚索是深入到地层十几米到几十米，具有不可测性，注浆之后锚固体坚硬复杂，所以回收锚索并不是对锚索的全部组成部分?
【参考文献】：
期刊论文
[1]斜拉型拆卸回收锚索在洛阳地铁工程中的应用[J]. 梁宁,张洪欣. 工程建设与设计. 2020(04)
[2]双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用[J]. 袁坤,张玉芳. 地下空间与工程学报. 2020(01)
[3]可回收锚索应用技术及其原理研究[J]. 张浩宁,刘朋,王屾宇. 安徽建筑. 2020(01)
[4]一种改善锚固体工作性能的措施[J]. 姬书军,孟宪乔,汪和龙,张金锋,陈烨,杨垂玮. 南昌大学学报(工科版). 2019(04)
[5]压力分散型锚索的应变能及刚度匹配分析研究[J]. 李清山,张莉妮,刘虎队,覃菊清,吴叔刚. 地下空间与工程学报. 2019(S2)
[6]浅析旋拧式可回收锚索在某工程中的应用[J]. 郭东海. 四川水泥. 2019(12)
[7]可回收锚索在基坑工程中的应用研究[J]. 陈昌宁. 河南建材. 2019(06)
[8]高堑边坡锚索加固设计参数的优化——以厦门北站环山路为工程案例[J]. 郑朝晖. 福建建筑. 2019(12)
[9]可回收锚件机理与工程应用研究[J]. 邓友生,蔡梦真,王一雄,苏家琳,孙雅妮. 材料导报. 2019(S2)
[10]压力型锚杆临界锚固长度的解析解[J]. 刘超,涂兵雄,廖小平,贾金青,蔡燕燕. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(06)
硕士论文
[1]新型预应力锚索技术研究及应用[D]. 张为.重庆交通大学 2016
[2]预应力碳纤维板夹片式锚具的设计与优化[D]. 邵炼.广西科技大学 2015
[3]一种新的压力分散型热熔式可回收锚索的工程试验[D]. 王建强.广州大学 2015
[4]拉压分散型锚索内锚固段受力机理研究[D]. 程贤忠.重庆大学 2015
[5]预应力锚索在地铁工程中的应用研究[D]. 张维建.重庆交通大学 2014
[6]压力分散型锚索锚固段力学性能及其设计方法的研究[D]. 刘海龙.中国铁道科学研究院 2013
本文编号：3270471
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