楠竹加筋复合锚杆室内试验研究

摘要

岩土锚固技术是充分利用锚杆(索)具有较大刚度和强度的材料力学特性来加强或加固软弱破碎的岩体和土体，从而提高岩土体的自稳能力，最终达到工程结构物稳定的目的。岩土锚固技术已经成为了解决岩土工程稳定性问题经济、有效、快速、简捷的方法之一。岩土锚固在能源、交通、水利以及城市基础建设中获得了广泛应用。 进入到90年代，随着土遗址保护的进程不断加快、力度不断加大，怎样将锚固技术科学合理地应用到土遗址保护研究领域成为一个新课题。土遗址是指以土作为主要建筑材料的人类历史上生产、生活等各种活动遗留下来的遗迹，对其保护更强调传统方法的应用。在前期的土遗址锚固技术研究中，已经对木(竹)锚杆、钢筋锚杆(索)、钢管锚杆等进行了相应的研究，考虑到锚固的有效年限，以及对于大体量土体的锚固，敦煌研究院研制了应用于土遗址加固保护的楠竹加筋复合锚杆。 本文通过室内试验研究楠竹加筋复合锚杆组成材料的物理力学性能，通过界面拉拔试验得出复合锚杆内粘结剂与钢绞线界面应力传递及分布规律。利用复合材料力学的研究方法和观点，建立楠竹加筋复合锚杆内部系统复合材料的细观力学等效模型，通过组分材料界面上力学平衡、位移连续等假定的基础上确定复合锚杆内部系统的力学传递模型。用ANSYS接触面单元模拟楠竹复合锚杆内粘结剂与钢绞线界面力学传递规律，验证试验和理论分析的正确性。 本文通过室内试验研究得出楠竹的比强度为钢管的5倍，表现出轻质高强的力学特性，且内粘结剂的弹性模量与楠竹的弹性模量接近，有利于楠竹加筋复合锚杆层间切应力传递。由钢绞线与粘结剂的粘结滑移曲线可知，界面上的最大平均粘结应力随锚杆的长度符合指数衰减规律分布。根据复合材料力学理论分析得出，杆材、管材的弹性模量比值是影响层间切应力传递的主要因素，内粘结剂的剪切模量对应力集中影响较大。此外，还通过有限元分析得出了应力、变形在实体及界面上的传递规律

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

1引言

1.1研究背景

1.1.1楠竹加筋复合锚杆简介

1.1.2楠竹加筋复合锚杆加固交河故城

1.2研究目的与内容

1.2.1研究目的

1.2.2研究内容

1.3理论方法、研究意义及实施方案

1.3.1理论方法

1.3.2研究意义

1.3.3实施方案

1.4论文结构

1.5课题来源

参考资料

2文献综述

2.1.岩土工程中锚固技术的发展及现状

2.1.1锚杆在土木工程中的应用

2.1.2锚杆支护的发展历史

2.1.3锚固材料的发展

2.1.4发展我国岩土锚固几个关键问题

2.2锚杆工作机理、锚固效应、破坏机理

2.2.1锚杆工作机理研究

2.2.2锚杆的锚同效应

2.2.3锚杆的破环机理

2.2.4锚固机理的计算理论研究

2.3锚固技术在文物保护工程中的应用

2.3.1锚同技术在沙砾岩加固中的应用

2.3.2锚同技术在土遗址加固工程中的应用

2.4楠竹复合锚杆需要解决的问题

参考文献

3楠竹加筋复合锚杆试验研究

3.1楠竹加筋复合锚杆基本结构、制作工艺

3.1.1楠竹加筋复合锚杆的基本结构

3.1.2楠竹复合锚杆的制作工艺

3.2楠竹加筋复合锚杆基本物理力学指标

3.2.1楠竹基本力学指标

3.2.2内粘结剂力学性能试验

3.2.3楠竹复合锚杆弹无侧限压缩试验

3.3结论

参考文献

4楠竹加筋复合锚杆应力传递模型

4.1引言

4.2复合锚杆的力学特性

4.2.1粘着作用

4.2.2摩擦作用

4.2.3等效变形模量增加

4.3复合锚杆应力传递理论模型的建立

4.4结论与分析

4.5结语

参考文献

5楠竹加筋复合锚杆粘结-滑移模型

5.1引言

5.2试件设计制作及试验过程

5.2.1试件设计及制作

5.2.2试验方案及试验程序

5.3楠竹加筋复合锚杆粘结滑移模型

5.3.1粘结滑移试验结果

5.3.2界面剪切应力分布及其变化

5.4 结语

参考文献

6楠竹加筋复合锚杆有限元分析

6.1引言

6.2理论模型

6.3建立模型

6.3.1划分单元

6.3.2受力计算

6.3.3变形计算

6.3.4有限元分析与理论分析、试验结果比较

参考文献

7结论与展望

7.1主要结论

7.2问题和讨论

攻读硕士期间发表的论文及研究成果

致谢