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《铁道部科学研究院》 2007年
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预应力锚索框架结构的现场原型试验研究

齐明柱  
【摘要】: 本文以建设中的国际大通道昆(明)~曼(谷)高等级公路的元(江)~磨(黑)段为工程背景,以我院承担的交通部西部交通科研项目《高等级公路建设边坡病害防治技术研究》(项目编号:G2001GG20)为依托,在元磨线上选择具有不同工程地质条件及破坏模式的三个典型工点,进行预应力锚索框架结构工作性能的现场原型试验研究。 在论述研究背景的基础上,本文首先从设计计算方法、结构和边坡体相互作用、试验研究三方面总结了预应力锚索框架结构的研究和应用现状,提出了需要进一步研究的问题,并系统阐述了预应力锚索框架支挡结构的工作原理及其设计方法 通过在锚索框架结构内分别埋设和安装锚索测力计、钢筋计、土压力盒、埋入式混凝土应变计及位移计等多种仪器、仪表,系统测试了锚索内力、框架弯矩、框架梁和边坡岩土体间的接触应力、压力型锚索内锚段轴向压应力的传递规律及框架结点的位移。野外试验工作历时两年多,采集有效数据四十多万个。根据对试验数据的研究和分析,得出主要结论如下: 1)压力型锚索锚固体内轴向压应力的大小和分布主要取决于锚索内力,轴向压应力主要集中在承载体附近,随着远离承载体,急速衰减,其分布符合幂函数σ=ae~(bx)的形式,对于设置在弱风化砂质板岩内的压力型锚索,当锚索拉力不超过300kN时,轴向压应力主要分布在靠近承载体7.0倍孔径范围内; 2)锚索内力的变化可分为张拉锁定时的瞬间减小和长期变化两阶段,两阶段的内力损失约为张拉值的16%左右,张拉锁定引起的内力损失约为张拉值的10%,长期内力损失约为张拉值的6%;采用分级加载张拉工艺可以有效减少张拉锁定产生的内力损失;锚索张拉的相互影响很小,可以忽略不计。 3)在锚索荷载的作用下,框架梁的弯矩分布基本符合弹性地基梁的分布特点,采用弹性地基梁法计算分析框架的内力是安全、可行的,当按弹性地基梁法的计算结果设计框架结构时,建议跨中直接使用弯矩理论值进行框架梁的正截面抗弯设计,对于结点要将弯矩理论值适当修正后作为正截面弯矩设计值,建议取理论值的0.8倍作为结点弯矩设计值。 4)结点处竖肋和横梁上的弯矩大小与竖肋和横梁间距的比值有关,横梁和竖肋间距之比越大,竖肋上的弯矩就越大;反之,则横梁上的弯矩就越大。 5)在锚索荷载的作用下,框架结构在平面内的位移值很小,仅为毫米级,与锚索张拉时的伸长量相比,可以忽略不计。 6)采用混凝土应变计、锚索测力计、钢筋计量测相应的物理量是成功地、可靠地,但是采用土压力盒量测框架梁和边坡岩土体间的接触反力需进一步探讨,特别是埋设工艺,存在的主要问题是实测值与实际情况出入较大,只能大概反映接触应力的变化规律,不能精确测定接触应力的大小; 7)在试验研究工作的基础上,对压力型锚索的设计、预应力锚索框架的内力计算方法及其结构设计和施工提出了合理的建议,可以用于指导设计、施工。
【学位授予单位】:铁道部科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U416.14

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【引证文献】
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【同被引文献】
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5 张学娟;横向非均匀介质模型的波动方程响应研究[D];大庆石油学院;2006年
6 李亚晶;组分型孔隙流体介质波场模拟及属性研究[D];中国地质大学(北京);2006年
7 柯宅邦;基桩低应变动测空间轴对称问题的理论与实践研究[D];合肥工业大学;2006年
8 贾敏;有限差分法计算双原子分子~7Li_2的振动和振动—转动能量本征值和Frank-Condon因子[D];长春理工大学;2007年
9 史光媛;热泵热水系统的研究[D];湖南大学;2007年
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