改进的杆系有限元在预应力锚杆柔性支护法中应用_贾金青
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巷道锚杆支护研究的总结和展望[摘要]:本文主要介绍了我国煤矿巷道锚杆支护理论、支护设计、支护材料以及井下应用情况,并介绍了新型锚杆支护理论的探究方向。
[关键词]:锚杆支护研究方向中图分类号:a715 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2012)32- 0603-01引言:锚杆是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。
采用锚杆支护的煤矿井下巷道,是在巷道掘进后向围岩中钻锚,使其与道拱部岩体连接在一起,便在一定的范围内形成了一个连续的、具有一定承载能力的拱形压缩带,使巷道围岩由原来作用在支架上的载荷变成了承载结构,以支撑其自身的重量和顶板压力。
锚杆支护的大体程序就是现在围岩处钻制杆眼,在杆眼里放置树脂,然后将锚杆安置在锚杆孔内,对巷道围岩进行加固,以维护巷道的稳定性。
锚杆支护由于能主动的加固围岩,对大限度保持围岩的完整性、稳定性,稳定控制围岩变形、位移和裂隙的发展,充分发挥围岩自身的支撑作用,变被动支护为主动支护,有效的改善矿井的支护的状况,具有施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低、支护效果好,已经成为当今巷道支护改革的主要趋势。
1、巷道锚杆支护1.1 使用锚杆支护的作用使用锚杆支护,既可以发挥其加固拱的作用和悬吊作用,使复合顶板内的各个岩体与锚杆紧固成一个所谓的“组合梁”,从而提高顶板岩层的抗弯强度,减少各岩层层面滑移、离层、冒落的几率,从而保证巷道的稳定性。
使用锚杆支护成本低廉,不需维修。
与其他支护方法相比较,不但节约成本而且也减轻了操作人员的体力劳动,消除了其他支护方案操作带来的不安全隐患,改善了操作人员的劳动环境,杜绝了超时劳动和超体力劳动。
1.2 巷道锚杆支护现状以前的巷道支护大多采用木支护,采用水泥锚固剂、藤条锚杆、挂铁丝网,但支护效果都不好,而木支护巷道每半年都要重新支护一次,使用的投入增大,必须采用新型的支护方式。
如此锚杆支护应运而生,锚杆支护的结构形式主要有单一锚杆+水泥托板,锚杆+网+水泥托盘,锚杆+网+w型钢板钢带,锚杆+网+钢筋梁形式。
建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析【摘要】本文针对建筑工程预应力锚杆柔性支护方法进行了综合了比较,得知有限单元数值分析法最适用于对支护内力分析,它的规范化程序化以及方便模拟土与支护结构的复杂力学行为的优点使他成为应力锚杆柔性支护的首要方法,最后,通过软土地基上路堤的有限元分析法测试了此方法在柔性支护技术的运用。
标签应力;数值分析;有限单元分析法1. 引言目前,建筑工程中用于深基坑支护的方式种类较多,而当前最常用方法的主要是深基坑预应力锚杆柔性支护,它的主要优点是安全系数高、造价低廉、施工便捷且基坑原貌得到有效保持。
自上世纪90年代预应力锚杆柔性支护的概念提出,得到了市场的广泛认可。
本文对应力锚杆柔性支护方法进行了综合分析对比后,最后决定采用数值计算方法对预应力锚杆柔性支护进行分析研究,以达到对支护结构的内力分析[1]。
2. 应力锚杆柔性支护方法优选在对预应力锚杆柔性支护方法选取之前,有必要先介绍一下预应力锚杆柔性支护体系,它是由众多小吨位预应力锚杆(索)、面层、锚下承载结构和排水系统组成的,详细结构参照图2-1所示。
图2-1 预应力锚杆柔性支护基本结构随着应力锚杆柔性支护技术的普遍应用,与之产生的支护技术的计算方法也日渐精湛[2]。
每种方法都有其应用的独特之处,在此,我们将对各种方法进行一个简单比较。
具体详见表2-1所示。
有限单元法因其优点成为应力锚杆柔性支护技术计算数值分析的首选方法。
其主要实现方式是将支护结构与土体都划分为有限的单元,每个单元均可采用特定模型进行分析[3]。
本文提出的建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析,主要是指建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的有限单元分析。
3. 数值分析法于建筑工程预应力锚杆柔性支护的运用3.1 有限单元法实现步骤要将数值分析法中的有限单元法运用于应力锚杆柔性支护设计,必须先对有限单元法的实现步骤有一个大致了解,如3-1所示。
3.2 有限单元法实现实例分析本文以软土地基上路堤的有限元分析法作为建筑工程预应力锚杆柔性支护方法的数值分析的实例。
预应力锚索在建筑深基坑支护中的应用【摘要】随着城市建设的发展,高层建筑的大量兴建,产生了许多又深又大的深基坑工程,使得锚固技术在近20年在我国出现了空前的发展。
随着基坑的变深、变大,深基坑支护工程的设计施工难度亦在加大。
岩土工程师应根据特定工程的场地环境、地质条件和基坑开挖条件设计最合适的锚拉结构。
本文主要探讨预应力锚索在建筑深基坑支护中的应用。
【关键词】预应力;锚索;深基坑;支护1 引言预应力锚索支护下基坑水平位移和垂直位移(沉降)均呈曲线分布。
水平位移最大值发生在基坑顶面,随深度的增加而逐渐减小。
基坑地表沉降最大值发生在坑壁处,随背离坑壁距离的增大而逐渐变小。
与拉锚式支护结构变形是不相同的,拉锚式支护结构的最大变形发生的位置取决于锚索的位置及如何受力。
锚索轴力最大值在自由段,在自由段范围内锚索轴力相同,锚索端部受力也很大,因此需要一定的受力结构来承担。
这与土钉的受力是不同的,土钉轴力最大值发生在中间部位,端部则较小。
2 预应力大小对建筑基坑变形的影响2.1 预应力大小对基坑变形的影响锚索的预应力大小对基坑位移影响是很大的。
随着锚索预应力的增加,基坑位移大幅减小,但锚索预应力达到一定值后对基坑位移改善的幅度变小。
相同条件下预应力锚索支护下基坑位移比土钉支护的位移要小得多,因此预应力锚索支护特别适合于对基坑位移要求严格的情况。
锚索在不同预应力时基坑水平位移的变化曲线比较图。
在相同条件下,基坑水平位移随预应力的加大而变小。
预应力值等于零时,基坑最大水平位移70mm;当预应力施加至100kn时,最大水平位移减小至47mm;当预应力施加至300kn时,最大水平位移减小至33mm,位移减幅比较大;但预应力值大于300kn时,随预应力增大位移减小的幅度变小,即预应力超过一定值后对限制基坑位移的效果不明显,但此时的位移值已比较小,能满足工程的要求。
2.2 预应力锚索支护与土钉支护的位移比较锚索预应力对基坑位移影响很大,基坑位移随着锚索预应力的增加而减小,随着锚索预应力的减小而增大;当预应力增加到一定值后,预应力对基坑位移改善的幅度变小。
框架预应力锚杆柔性支护结构的锚杆预应力损失研究周勇,朱彦鹏(兰州理工大学土木工程学院,兰州730050)摘要:框架预应力锚杆柔性支护结构是用于提高边坡稳定性的一种新技术,锚杆作为其中的核心受力构件,其预应力值的大小是有效限制边坡位移的关键,但在实际工程中锚杆产生预应力损失是必然的。
为深入了解锚杆的工作性能和作用机理,对其预应力损失进行研究,分析总结了影响锚杆预应力损失的主要因素,包括张拉系统的摩阻、锁定后的锚具回缩、钢材的应力松弛、土体蠕变、群锚效应和张拉顺序、降雨入渗等。
综合考虑其它各种因素的影响,可粗略估算一般锚杆预应力损失范围大约在25% 40%之间。
另外,为进一步验证锚杆预应力的损失大小,对框架预应力锚杆柔性边坡支护结构的锚杆预应力损失问题进行了试验研究,结果表明本文给出的简单定量估算是可行的。
关键词:框架锚杆柔性支护结构;预应力损失;影响因素;试验研究中图分类号:TU473文献标识码:AResearch on the anchor prestress loss of grillage flexible supportingstructure with prestressed anchorsZhou Yong ,Zhu Yanpeng(School of Civil Engineering ,Lanzhou University of Technology ,Lanzhou730050,China )Abstract :Grillage flexible supporting structure with prestressed anchors is a new technique used to improve slope stability ,in which the anchors belong to core forced component ,its prestress values are critical for the effective control of slope displacement ,but in actual projects ,the anchors prestress loss is inevitable.In order to study the behaviors and working mechanism of anchors ,the prestress loss of anchors is studied.The major influencing factors of anchors prestress loss of prestressed anchors are analyzed ,including the frictional force of tensioning system ,retraction of anchorage device after locked ,stress relaxation of reinforcement ,soil creep ,group anchoring effect and tension sequence ,as well as rainfall infiltration ,etc.Then ,considering the various other factors ,it can be roughly estimated that the general range of anchor prestress loss is approximately between 25%and 40%.In addition ,to further verify the values of anchors prestress loss ,the test study aiming at the anchors prestress loss of grillage flexible supporting structure with prestressed anchors is carried out ,the testing results show that the simple quantitative estimation propounded in above is feasible.Key words :grillage flexible supporting structure with prestressed anchors ;prestress loss ;influencing factor ;test study收稿日期:2010-01-20;修订日期:2010-03-08基金项目:国家自然科学基金资助项目(50978129);兰州理工大学博士科研基金项目(BS04200902).作者简介:周勇(1978-),男(侗族),湖北宣恩人,博士,副教授.0引言在框架预应力锚杆柔性支护结构中,由于锚杆预应力的存在,锚杆在一定的锚固区域内形成压应力带,通过框架及挡土板形成压应力面,从根本上改善土体的力学性能,变传统刚性支挡结构的被动挡护为充分利用土体本身自稳能力的主动挡护,有效地控制了土体位移。
预应力锚杆挡土墙三维有限元分析摘要:预应力锚杆挡土墙在土木工程领域应用已经很广,但理论研究还较滞后。
通过有限元数值模拟方法,建立预应力锚杆挡土墙加固边坡的三维有限元模型,对预应力锚杆挡土墙和普通锚杆挡土墙加固边坡的水平位移进行了比较分析,对锚杆轴力随开挖的变化进行了探讨,得出了预应力锚杆挡土墙的水平位移控制作用和锚杆轴力变化规律。
关键词:预应力锚杆挡土墙;三维有限元;位移;轴力1 引言预应力锚杆挡墙是用于基坑开挖和边坡稳定的一种新型的支护技术,是贾金青博士于20世纪90年代初提出并应用于实际的[1],该方法由于其工程造价低,施工方便,变形小和施工安全等显著优点,在我国已得到广泛应用。
但到目前为止尚未有一个较为完善的计算模型能模拟其支护机理和力学性能,且其理论明显滞后后工程实践。
且目前对预应力锚杆挡墙的研究多集中在土体中[2,3],基于此,本文采用数值计算方法对预应力锚杆挡墙在破碎岩体中的应用进行分析研究,以期能对理解预应力锚杆挡墙的工作机理有所裨益。
2 三维有限元模型的建立2.1 计算参数取值为了使分析具有一般意义,建立理想化模型。
锚杆挡土墙高9m,墙顶为一6m宽的道路,荷载为25kpa,竖直开挖,预应力锚杆孔径为130mm,锚杆钢筋采用φ36二级钢筋,预应力锚杆长9m,其中自由段5m,内锚固段4m,初始预应力值为100kn,预应力锚杆间距为2.5m×2.5m,倾角15°。
锚杆挡墙肋柱为300mm×400mm,挡土板厚度为200mm。
岩体、挡土板和肋柱均采用solid45单元,锚杆采用三维杆单元link8单元模拟。
岩体弹性模量e=300mpa,重度为22kn/m3,粘结力c=30kpa,内摩擦角为25°,泊松比为0.35。
锚杆弹性模量e=2e5mpa,重度为78kn/m3,泊松比为0.2,根据有关参数,计算锚杆极限承载力为216kn。
混凝土弹性模量e=28000mpa,重度为25kn/m3, 泊松比为0.25。
毕业设计(论文)任务书课题北京市某住宅楼施工组织设计名称学院:土木工程学院专业:土木工程专业班级:姓名:学号:起迄日期:设计(论文)地点:B219指导教师:职称:讲师辅导教师:职称:发任务书日期:2015 年12 月30 日1、本毕业设计(论文)课题应达到的目的:通过毕业设计,使学生学会综合运用所学的专业理论知识,进行单位工程施工组织设计的编制,并初步掌握计算机画图能力;同时培养学生独立分析和解决施工技术及组织问题,并编制普通施工现场的施工技术方案和进度计划、布置施工平面图的能力。
其最终目的是使学生在参加工作前得到基本训练,使学生毕业后能适应一般施工单位对施工管理岗位的要求,从而在参加工作时能独立从事施工单位的施工技术及组织管理工作。
2、本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):Ⅰ毕业设计依据资料一、建筑、结构施工图纸一套二、国家及建设地区现行的有关法律、法规及规程、规范要求三、地质、水文及气象资料四、施工资料1、旧建筑物拆迁已先期进行,地下无埋设物。
2、施工场地条件本工程由于临街,施工中应做好安全防护工作。
3、弃土地点距现场5km。
4、交通运输工地相邻市区主要道路,可作为材料运入和弃土运出的运输道路。
5、材料供应施工所需各种材料均向建材公司订货,建材公司按计划供货。
6、构、配件供应施工所需各种构、配件,混凝土预制件,委托加工厂、预制厂加工并按计划供应,加工厂、预制厂距现场5km。
7、劳动力供应各专业工种的技工、壮工均由劳务公司按合同计划调派。
8、水电供应水源、电源由现场直接提供,能满足施工需要。
9、临时设施合理利用旧楼,部分按需要临时搭设。
10、开竣工日期开工时间:2017年 3月20日;工期最长2年。
11、雨期施工起止日期6月5日-8月30日,冬期施工起止日期11月15日至次年3月15日Ⅱ毕业设计任务书一、编制工程投标书一份1、先以招标单位角色,提供一份工程量清单二、编制单位工程施工组织设计内容及要求如下:1、工程概况及施工特点分析2、施工准备工作计划3、施工方案选择4、施工进度计划5、各项资源需要量计划6、施工平面布置图7、保证质量、安全、节约和冬雨季施工的技术、组织措施8、各项技术经济指标三、绘制施工组织设计的相关图纸1、基坑开挖平、剖面图包括放坡或土壁支撑、护坡桩的布置2、标准层梁、板、柱的模板支设及配板图3、脚手架的支设布置图4、基础、主体施工阶段平面布置图平面图比例建议用1:200 ,统一采用《建筑施工手册》(第四版)规定的“施工平面图图例”。
风机预应力锚杆基础长期承载力特性评价方法研究周建华;贾国武;周先进;张金接【期刊名称】《水利与建筑工程学报》【年(卷),期】2018(016)006【摘要】近年来,预应力锚杆基础以其独有的特点,在风机基础中得到越来越广泛的应用.复杂荷载作用下预应力锚杆基础长期承载性能对风机安全运行和风电场效益的发挥、锚杆预应力设计及维护策略的制定具有十分重要的意义.通过结合风机设计荷载、基础锚杆预应力监测数据及有限元软件建立的三维模型,计算任意时刻锚杆基础承载力,实现了对其长期承载性能的评价.对现场监测风机评价表明,设计预应力下基础两年内承载力均满足相应要求,且还具有一定安全裕度,可以适当延长锚杆预应力复打周期.评价结果与现场风机实际情况较为一致,验证了该评价方法具有一定的适用性.【总页数】6页(P56-61)【作者】周建华;贾国武;周先进;张金接【作者单位】中国水利水电科学研究院 ,北京100044;北京中水科工程总公司 ,北京100044;中国水电建设集团如东新能源有限公司 ,江苏南通226407;中国水电建设集团如东新能源有限公司 ,江苏南通226407;中国水利水电科学研究院 ,北京100044;北京中水科工程总公司 ,北京100044【正文语种】中文【中图分类】TU476【相关文献】1.锚杆关键参数对锚杆重力式海上风机基础承载特性的影响 [J], 王尔贝;陈锐;霍宏斌2.预应力锚杆基础非线性抗拔承载力研究 [J], 杨龙;石炎炎;苑晨阳3.预应力锚杆承载力特性的数值模拟分析 [J], 曹驰;于沭;邓刚;刘垒雷;陈锐4.风机基础预应力锚杆长期运行特性研究 [J], 周建华;路威;赵卫全;王丽娟5.预应力锚杆加固防潮闸基础的长期承载力分析 [J], 陈维华;李胜军;朱芳清;季树凯因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
深基坑预应力锚杆柔性支护法的研究-防灾减灾工程及防护工程专业毕业论文桂林工学院硕士学位论文AbstractCompared wi th other retaining forms,the prestressed anchor flexible retaining has already 90t an extensive appl ication in geo—technical engineering in、our country as a new method for the deep foundation pit protection,because of its conspicuous adVantage of economy,credibi 1ity,conVenient construction, deformation small,retaining depth greatly etc.Firstly,this thesis makes an intensiVe study of the theory about the design and calculation of the prestressed anchor flexible retaining method.then the mechanics function of the prestressed anchor flexible retaining method is simulated and analysed with nonlinear explicit finite difference program.At1ast this retaining form is researched by changing its structure parameters,and the numerical simulation results is compared and analysed with the monitoron—the—spot in realtime of a factual deep foundation pit project.The main conclusions of thi s paper are as fol 10ws:(1)Based on Bishop supposition,The stability calculating formula of the prestressed anchor flexible retaining is gained.The res01ve calculation formula of Bearing capacity of anti—float cable and its critical anchoring length are got by the elastic—plastic model based on partial deformation supposition,and discussing the difference of the critical anchoring length,when the moduluses of grout and rock—soi l are changed.The calculation results show that prestressed anchor flexible retaining is more suitable for ductile soil and abOve.(2) Under the prestressed anchor flexibleL retaining,The horizontal displacement and Vertical displacement of excavation present curvydistributions,the biggest horizontal displacement occurs on the earth surface;the biggest Vertical displacement occurs in the pit wall.The distribution of axial force is not homogeneous along the anchor,the axial force is biggegt in the face of the fixed part and free part,and it becomes桂林工学院硕士学位论文smal 1 er at fi xed part.The Value of prestress have great effect to the displacement of foundation pit,but when The value of prestress exceedes some Value,this effect will become smaller and smaller,and nearly have no change at last.(3)For ductile soil,and above,by changing its structure parameters of the prestressed anchor flexible retaining,the research results show that:i t is more economy and reasonabl e when the fi xed l ength of anchor i s between8 and 20m,the anchor space is between 1.8 and 2.3m,the anchor obiliquityis about 150,the concrete surface thickness is between 150 and 200mm.(4)Through the calculation and analysis of an engineering case,it proves that the construction of the calculation model is reasonable and it is practical for the use of prestressed anchor flexible retaining in deep foundation pit retaining.KeyW0rd:deep foundation pit;prestressed anchor;Numerical Simulation Displacement and deformation;parameter variety桂林工学院硕士学位论文研究生学位论文独创性声明和版权使用授权说明独创性声明本人声明:所呈交的论文是我个人在李文兴教授指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
预应力锚杆柔性支护法的研究与应用随着我国科学技术的不断发展和进步,许多新型的深基坑支护技术应运而生,而预应力锚杆柔性支护便是其中之一。
因此,文章就预应力锚杆柔性支护的构成与主要特点进行了详细地阐述,并且通过实际的工程案例,对预应力锚杆柔性支护法的运用进行了深入分析,以期能够促进我国建筑工程安全性的提高。
标签:预应力锚杆;柔性支护;工程案例在科学技术不断发展的背景下,预应力锚杆柔性支护作为一种新型的深基坑支护技术,被运用在建筑工程基坑的开挖以及固定边坡稳定之中。
预应力锚杆柔性支护主要由许多小吨位的预应力锚杆和喷射混凝土面层或者是木板面层有效结合在一起,而形成的一种支护手段。
在预应力的强大作用下,不仅能够改变基坑的受力状态,而且还能降低基坑坑壁的位移。
因此,预应力锚杆柔性支护法非常适用于位移要求严格、深度较深的基坑支护。
1 预应力锚杆的基本构成及其特点预应力锚杆主要是由许多吨位较小的预应力锚索或锚杆、排水系统、锚下承载结构、面层等构成。
其中预应力锚杆属于承载体系,锚下承载结构和面层属于构建构造体现范围,而排水系统属于辅助体系,因此预应力锚杆柔性支护体系主要由承载体系、构造体系以及辅助体系这三者组成。
预应力锚杆主要分为锚固段和自由段。
其中,锚固段主要被设置在滑移面以外的稳定土体之中,而面层是预应力锚杆支护体系中的重要组成部分,发挥着不可代替的重要作用,在实际工作中常被用于挂钢筋网喷射混凝土,或者是将喷射混凝土与木板有效结合在一起的共同作用。
面层的主要内容是在土地压力和水压力的承受下,将其传递到锚下承载结构,进而传递到预应力锚杆上,除此之外还需要提高承载体系间的土体稳定性,保证其稳固性,防止塌落。
由于面层具有厚度较薄、刚度较小、柔性大等特点,这便是称之为预应力锚杆柔性支护体系的原因。
锚下承载结构又被称之为锚下结构,在预应力锚杆柔性支护体系中,占有十分重要的位置。
在锚杆上施加的预应力可以通过锚下承载结构将其传递到需要锚固的岩土体上。
重力坝分析的改进有限元等效应力法
杨会臣;贾金生;郑璀莹
【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》
【年(卷),期】2013(011)002
【摘要】本文提出了重力坝分析的改进有限元等效应力法,分析了改进前后应力计算结果的变化,研究表明,当网格尺寸较大时,改进的等效应力方法具有更高的精度.对比研究了采用有限元等效应力方法、材料力学方法计算应力在结果上的相同点和不同点.分析表明,有限元等效应力法在解决应力集中的同时,还能反映地基刚度对建基面竖向正应力分布的影响,从而解决了材料力学的一些限制.结合我国第一座胶结颗粒料永久工程—守口堡工程的设计,详细分析了地基刚度对坝基面应力分布的影响,取得了很好效果.
【总页数】5页(P112-116)
【作者】杨会臣;贾金生;郑璀莹
【作者单位】中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038
【正文语种】中文
【中图分类】TV641.3
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