地下结构抗浮设计中岩石锚杆的应用研究

摘要

随着工程抗浮事故的增多，工程抗浮设计受到更多的重视。在工程结构抗浮的方法中，抗浮锚杆由于具有施工方便、施工速度快、造价低廉的特点而被广泛应用。但是国内却没有锚杆抗浮设计的规范，所以对于抗浮锚杆设计的研究具有重要意义。本文结合工程建设项目，采用经验总结和数值模拟以及测试法，对岩石锚杆设计应用中的若干问题进行探讨。主要研究内容如下:
　　1.收集抗浮工程资料和规范，建议抗浮设防水位应根据地形地貌综合选取，按照平地、坡地、沿江近海等类别划分，介绍现有抗浮稳定性计算方法。
　　2.运用有限元软件ABAQUS对岩石锚杆进行建模，分析结果显示，岩石锚杆在竖向荷载的作用下，锚杆荷载位移曲线与现场拉拔试验结果吻合较好，证明有限元方法是研究抗浮锚杆锚固机理的有效方法。土体位移图表明，岩石锚杆锚固具有一定的作用范围，在这个范围内，相邻锚杆可以避免群锚效应。通过对比，锚固长度对岩石锚杆锚固效果有较大的影响，在一定的长度范围内，随着锚杆长度的增加，锚杆承载力也会增加;岩层粘聚力对锚杆锚固效果有较大的影响，随着岩土粘聚力的增加，锚杆的承载力也会增加;岩土的弹性模量对于锚固效果没有明显的影响。
　　3.对比分析收集到的锚杆设计规范中关于锚杆锚固长度和杆体截面设计公式，选取设计公式进行抗浮锚杆设计。通过现场锚杆抗拔试验，设计锚杆承载力符合要求。
　　4.锚杆的抗拔刚度是锚杆与底板共同作用分析建模的重要参数。通过对锚杆变形的讨论，认为锚杆的刚度是一个变化值，不易统计。对现有的锚杆变形方法进行讨论，建议采用现场试验的荷载位移曲线线性段刚度作为锚杆建模的刚度。采用有限元软件SAP2000对锚杆底板建模，进行锚杆与底板共同作用分析。在不同锚杆刚度取值条件下，底板锚杆内力会产生一定的变化，设计中应该确保锚杆承受的荷载不超过它的极限承载力。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 锚杆抗浮设计的研究现状

1．2．1 抗浮设防水位

1．2．2 锚杆锚固机理

1．2．3 抗浮锚杆设计的研究

1．3 课题研究的内容和意义

1．3．1 课题研究的内容和路线

1．3．2 课题研究的意义

第二章 抗浮设计水位取值和稳定性验算

2．1 抗浮水位取值

2．1．1 平原地区的抗浮设防水位

2．1．2 坡地的抗浮设防水位

2．1．3 临江近海的抗浮设防水位

2．2 抗浮稳定性计算

2．2．1 现阶段的抗浮稳定性计算方法

2．2．2 选取的抗浮稳定性计算方法

2．5 本章小结

第三章 抗浮岩石锚杆锚固机理研究

3．1 抗浮锚杆介绍

3．1．1 锚杆的承载力

3．1．2 锚杆的变形

3．2 抗浮岩石锚杆的有限元计算原理

3．2．1 软件介绍

3．2．2 本构关系

3．2．3 接触单元

3．3 计算模型的建立

3．3．1 模拟的假定

3．3．2 材料属性的选取

3．4 模拟结果分析

3．4．1 模拟与实测结果的对比

3．4．2 锚杆长度对锚固性能的影响

3．4．3 岩层粘聚力对锚固性能的影响

3．4．4 岩土弹性模量对锚固性能的影响

3．6 本章小结

第四章 抗浮岩石锚杆的应用实例

4．1 工程概况

4．2 锚杆截面积和锚固长度设计公式选取

4．3 抗浮设计与计算

4．3．1 计算参数选取

4．3．2 抗浮稳定性计算

4．3．3 杆体截面

4．3．4 锚固段长度

4．3．5 锚杆裂缝验算

4．3．6 锚杆布置

4．4 抗浮锚杆的拉拔试验

4．4．1 检测标准、实验装置、试验方法

4．4．2 检测参数及地质情况

4．4．3 试验结果及分析

4．5 本章小结

第五章 抗浮岩石锚杆与底板共同作用

5．1 有限元模型的建立

5．1．1 筏板的计算原理

5．1．2 软件介绍

5．1．3 模型建立

5．2 锚杆刚度对锚杆受力的影响

5．2．1 锚杆刚度的取值

5．2．2 锚杆刚度对锚杆受力的影响

5．3 本章小结

结论及展望

总结

展望

参考文献

声明

致谢