GFRP腰梁在基坑支护中的应用及对锚索预应力损失的影响

摘要

随着当今社会的日益发展，城市建设用地越来越紧张，以致建筑物不断地向着更高更深的方向发展。而许多工程都是紧邻其他建筑或是道路，由于其基坑深，对周围环境影响大，这就对基坑支护工程有了更高的要求。
　　 在众多的基坑支护方法中，桩锚支护结构以其适应性强等优势被广泛应用。而在这种支护方法中，对基坑支护的安全性起重要作用的就是预应力锚索。预应力锚索的预应力损失变化的规律一直是国内外工程界关注的焦点。通过对预应力损失的分析，可对锚固支护结构在重大工程中的使用寿命进行预测，对国计民生有重要意义。
　　 本文利用数值模拟软件AQAQUS对桩锚结构支护体系中预应力锚索的预应力损失进行模拟，并将模拟结果与工程现场的实测值进行比较，主要做了以下几方面的工作:
　　 1)对当前预应力锚索的发展现状、基坑支护工程的设计及研究现状以及纤维增强复合材料的国内外研究现状及存在的问题进行介绍，并就锚索预应力损失的当前研究的几点主要原因进行了介绍;
　　 2)提出了腰梁对锚索预应力的损失也存在一定影响。对GFRP腰梁在基坑支护中的应用进行介绍，并详细说明了GFRP腰梁的现场操作及安放、张拉施工等情况;
　　 3)对工程中的基坑位移以及预应力锚索的监测情况以及具体的监测结果进行了介绍。就预应力施加阶段GFRP腰梁的受力情况按照文克勒地基模型进行分析，得出腰梁能够满足实际工程要求的结果;
　　 4)利用大型有限元模拟计算软件ABAQUS结合具体工程实例，采用降温法施加预应力，在考虑模型部件塑性变形影响下模拟温度场变化及的方式来模拟预应力的损失;
　　 5)利用ABAQUS模拟高度非线性问题的优势，就预应力锚索长期应力损失进行了数值仿真计算，并对钢腰梁及GFRP腰梁在相同条件下对预应力损失的影响进行了比较分析，并将模拟值与工程现场的实测值进行比对，得出GFRP腰梁对预应力变化的影响。
　　 通过实际工程应用以及对模拟值以及现场实测值的分析，证明GFRP腰梁在张拉锁定阶段以及预应力损失的初期能够有效地减少锚索的预应力损失，且其施工简单，安装方便，能够满足具体的工程需要。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 预应力锚索的发展历史

1．2 预应力锚索型式

1．2．1 第一代有粘结无保护预应力锚索

1．2．2 第二代无粘结双层保护锚索

1．2．3 压力型和分散型无粘结新型锚索

1．3 国内外对基坑支护研究现状与进展

1．3．1 基坑桩锚支护结构的研究现状

1．3．2 桩锚设计分析方法综述

1．4 纤维增强复合材料的国内外研究现状及存在的问题

1．5 本文研究的主要内容及创新点

第二章 预应力损失原因分析

2．1 概述

2．2 预应力损失阶段

2．2．1 岩土体性质对锚固力损失的影响

2．2．2 锚索材料对锚固力损失的影响

2．2．3 锚头夹具及张拉系统对锚固力损失的影响

2．2．4 施工对锚固力损失的影响

2．2．5 腰粱对锚固力损失的影响

2．3 本章小结

第三章 工程概况及数据监测

3．1 工程概况

3．1．1 试验支护单元选择与布置

3．1．2 工程实施情况

3．1．3 工艺实施及相关技术措施

3．2 监测点布置及监测结果

3．2．1 锚索预应力的监测

3．2．2 基坑位移监测

3．3 施加预应力阶段受力分析

3．3．1 线弹性文克勒地基模型

3．3．2 工程实例分析

3．4 本章小结

第四章 基于ABAQUS的锚固体系受力机理分析

4．1 概述

4．2 ABAQUS软件简介

4．2．1 ABAQUS程序概述

4．2．2 ABAQUS基本模块介绍

4．2．3 CAE特性及功能介绍

4．3 ABAQUS中非线性问题的处理

4．4 ABAQUS中常用的梁单元简介

4．5 ABAQUS中常用的杆单元简介

4．6 ABAQUS中土的本构模型的选择

4．7 本章小结

第五章 数值模拟的过程及结果分析

5．1 模拟计算步骤

5．1．1 模型尺寸的确定

5．1．2 部件材料定义及装配

5．2 数值模拟的结果及后处理

5．2．1 加荷阶段

5．2．2 快速下降阶段

5．2．3 波动变化阶段

5．2．4 稳定变化阶段

5．3 锚索预应力变化实测值与模拟值的对比

5．3．1 加荷损失情况模拟对比

5．3．2 长期变化情况模拟对比

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究结果总结

6．2 进一步研究的建议

参考文献

攻读学位期间学术论文发表及科研情况

致谢