扩大头锚杆现场试验与数值模拟分析

摘要

随着国家经济建设的迅猛发展，城市建设增速很快，尤其是西部大开发的建设力度更是前所未有。然而西北部由于地处内陆土质主要以砂土为主，砂土的粘结性较差导致建筑物或构筑物发生倾斜甚至坍塌的事故屡屡发生，因此对砂土基坑中锚杆的力学性能的研究也日益突出。基于已有的扩大头锚索的研究成果，本文通过陕北某基坑现场试验和有限元软件的模拟分析主要开展以下两方面的工作，并得出重要结论：
　　（1）为弄清锚杆在砂土介质中的力学性能，本文通过某基坑现场锚杆拉拔基本试验，对砂土中扩大头锚杆的极限承载力进行试验，得到扩大头锚杆承载力的P~S曲线，为进一步的研究提供依据；并对扩大头锚杆的预应力进行实时监测，发现预应力损失主要发生在锁定时的瞬时损失，如由钢绞线受力不均匀或锚索施工角度与设计角度的误差造成的锚索偏心等，并提出相应补偿措施。而后期预应力损失较小且影响因素众多；并对基坑四周坑顶水平位移与沉降设置了一些观测点，实时监测坑顶的水平位移随时间的变化曲线，发现在开挖后10天基本趋于稳定。
　　（2）利用有限元软件Abaqus，以及前面现场试验所测得的数据，建一个与当时试验接近的模型，通过调试模型使之与试验结果基本吻合。吻合后再模拟分析了偏心与否、不同拉拔力、不同锚固段等工况下扩大头锚索的受力性能，得出锚索偏心对土体的竖向位移影响很大，故应当避免偏心；张拉预应力越大，锚固段锚索轴力衰减速度越快，且主要集中在前端范围内；在锚固段达到一定长度后，再加大锚固段的长度并不能提高极限拉拔力；还分析了当扩大头锚杆长度均为22m时，自由段长10m，锚固段长12m的锚索周围土体的位移最小；最后模拟对比同等条件下扩大头锚杆与普通锚杆的极限拉拔力的受力情况，得出扩大头与普通型锚杆的极限承载力分别为450KN与330KN左右，同等条件下扩大头锚杆的力学性能与经济效果是显而易见的。

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1绪论

1.1前言

1.2国内外研究现状和发展趋势

1.3 本文研究的意义和内容

2 扩大头锚杆的工作机制

2.1 锚杆类型介绍

2.2 扩大头锚杆锚固机理

2.3 锚杆预应力损失

2.4 本章小结

3 扩大头锚杆拉拔试验研究

3.1 锚杆试验工程概况

3.2扩大头锚索现场拉拔试验

3.3扩大头锚索预应力损失监测

3.4 基坑顶部水平位移随施工过程的变化分析

3.5 本章小结

4扩大头锚杆数值模拟分析

4.1 引言

4.2 ABAQUS软件简介

4.3 桩土相互作用分析的问题

4.4 模拟结果分析

4.5 本章小结

5 结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文