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预应力锚索工作应力的检测方法研究

付丹  
【摘要】:预应力锚索广泛应用于边坡加固、建筑基坑支护、水工结构加固等工程中。锚索的工作应力是影响预应力结构安全的重要因素,检测预应力锚索的工作应力是十分必要的。 本文针对预应力锚索工作应力检测方法开展研究,主要研究拉脱法微损检测方法和基于声弹性理论的无损检测方法。首先给出了拉脱法的检测机理,比对了拐点法和插片法两种工作应力判断办法。通过试验研究验证了拐点法检测预应力锚索工作应力的机理,指出荷载-位移曲线的拐点可通过转折区段的上下限平均值得到。对工作荷载为极限荷载的75%的预应力锚索进行拉脱法检测时,利用拐点法判断锚索工作应力的误差约为2%,能够满足工程要求,是一种可行的预应力锚索工作应力的工程检测方法。 本文讨论了传统的工作应力无损检测的原理,得到波速与锚索工作应力间的理论声弹性关系。研究指出选择检测激振波时应考虑波的频散现象,同时应在端锚界面有较好的反射效果,且在传播中衰减较弱,并建议选用f≤200kHz的纵波作为检测激振波。通过实验室试验发现,随着预应力锚索工作应力的增加,波在锚索中的传播速度降低。试验证明利用现有工程常用设备进行预应力锚索工作应力检测是可行的。根据理论研究和试验结果,提出基于现有工程应用情况的可行的预应力锚索工作应力检测方法,并指出检测中应注意的和待进一步讨论的问题。 基于对连续介质中波的传播理论的掌握,应用离散元软件PFC2D对弹性波传播进行数值模拟。通过波在颗粒介质中传播的模拟,发现波在颗粒介质中的垂直入射波在界面会发生反射与透射现象,且满足基于连续介质推导得到的反射系数与透射系数关系;发现应用非线性接触模型模拟能够反映颗粒介质中的声弹性现象。针对使用PFC2D模拟连续介质的宏观刚度特性与数值模型刚度参数关系进行了初步探索。通过单自由度体系数值算例,得到了粘性阻尼机制中软件计算的临界阻尼与理论上的临界阻尼间的关系;推导了考虑局域阻尼作用的单自由度体系运动方程。


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