在拉剪组合荷载作用下自锁锚杆锚固性能试验研究

摘要

该文是对自锁锚杆在拉伸和剪切荷载共同作用下的锚固机理进行研究.试验选用两种直径(即φ16、φ20)和四种加载角度(即0°、30°、45°、60°),共24根试件.观察锚杆整个受力和破坏过程,测得锚杆轴向、横向变形和极限破坏荷载;通过对荷载—变形曲线的分析锚杆在拉剪组合荷载作用下的变形规律;选用三种方程(直线方程、三直线方程以及椭圆方程)对锚杆的极限承载力进行描述和比较;分析混凝土和钢筋的破坏模式;并在此基础上利用有限元方法对此试验进行数值模拟,将计算结果与试验结果做比较;最后采用神经网络的方法对自锁锚杆的极限承载力预测进行了尝试,对预测值和试验值进行比较.得出以下一些研究成果:(1)自锁锚杆在拉剪组合荷载作用下的荷载—变形曲线分析表明,锚杆钢筋的变形大致上可以分为两个阶段,前一阶段基本满足线性规律,后一阶段锚杆每荷载步的变形较大,非线性特征明显;无论是横向变形还是轴向变形,当加载角度为45°时,非线性特征最显著;随着加载角度的增加,两种锚杆的极限承载力均增加,直径为20mm的锚杆增加幅度要大;采用a=2的椭圆方程能较好地拟合该文试验中得到的锚杆极限承载力,为锚杆设计提供了理论依据.(2)在拉剪组合荷载作用下,锚杆的失效包括两部分,一部分是混凝土的斜锥体破坏,一部分是锚杆钢筋的断裂;当加载角度为30°时,混凝土体的破坏形状最接近正锥体,且锥顶深度最大,锥底面积最小;随着加载角度的增大,锥顶深度变浅,锥底面积最大.锚杆断裂后,断口形状具有如下规律:加载角度为30°的锚杆断口为杯口状,加载角度为45°的断口受拉部位为接近平面,受压区接近30°的斜面,加载角度为60°的锚杆断口则为接近45°的斜面.(3)采用有限元数值分析方法,分析了锚杆在拉剪组合荷载作用下的极限承载力,结果表明,数值计算结果与实测结果具有可比性.受压区混凝土应力表明,混凝土的破坏面呈扇形弧状分布.这与实际测试结果是一致的.(4)运用现代信息技术中神经网络方法对拉剪组合荷载作用下锚杆的极限承载力进行了预测.通过预测值与实验值的比较表明,该方法的预测结果具有较高的精度.利用训练好的神经网络,进行指定的输出,对锚杆极限承载力的影响因素进行了探讨.

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

第1章绪论

1.1引言

1.2锚固技术的发展及应用现状

1.3植筋锚固技术的发展和设计理论

1.4自锁锚杆

1.5本文研究的主要内容

第2章自锁锚杆的试验研究

2.1引言

2.2试验设计

2.3试验过程

2.4试验结果整理

2.5小结

第3章试验结果分析

3.1引言

3.2荷载－变形曲线分析

3.3混凝土的破坏模式分析

3.4锚杆钢筋的破坏模式

3.5小结

第4章自锁锚杆锚固的非线性有限元分析

4.1引言

4.2有限元基本原理

4.3非线性有限元基本理论

4.4自锁锚杆的非线性有限元分析

4.5小结

第5章拉剪状态下锚杆极限承载力的人工神经网络预测

5.1引言

5.2人工神经网络的基本原理

5.3拉剪状态下锚杆极限承载力的预测

5.4小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢