摩擦型抗浮地锚的特性研究

【摘要】： 随着城市建设的不断发展,大量带有地下室的高层建筑物、地下车库、地铁、地下商场等地下建筑物、构筑物的抗浮问题变得越来越突出,在解决抗浮问题中摩擦型地锚得到了广泛应用。虽然有关抗浮地锚的理论研究已取得长足发展,但由于影响地锚承载力的因素较多,这也使得合理进行地锚设计存在一定的难度。因此,本文对实际工程中的抗浮地锚进行现场试验测试,并采用可以考虑土体应变硬化-软化与体积剪胀模型的数值分析方法进行验证,在此基础上对层状土体中拉力摩擦型地锚和群锚的受力特性进行了深入的研究分析。本课题研究成果无论在理论还是在工程应用上,有具有重大的意义。主要研究工作如下: 通过现场试验,抗浮地锚进行等级荷载张拉时,随着荷载的逐级增加,地锚锚头位移以及沿地锚不同部位的受力也逐渐增加;并且在不同等级荷载情况下,随着深度地锚各部位的轴力逐渐减小,从而说明抗浮地锚受拉时,荷载传递是由锚头向底部传递。通过数值分析,得到了与现场试验结果相近的规律,验证了数值分析方法的合理性和有效性。 本文对成层土体中的摩擦型地锚进行了受力分析,随着地下水位的升高,地锚锚固力将会降低;锚固在基础底板下的垂直地锚,在开挖深度大于5m后,锚固力受超固结比的影响而趋于定值。将层状土体简化成单层土体来计算地锚的锚固力其误差不大。但在层状土体中的地锚宜采用双层保护,以免水泥浆体开裂,造成钢绞线锈蚀,影响地锚的长期锚固力。地锚的拉拔力随SPT-N值、覆土深度、锚固段长度及地锚直径的增加而提高,其中在受力范围内又以增加地锚锚固段长度的效果最佳。 对群锚研究而言,由数值分析发现,对于2×2排列的群锚,水平间距为2D(D:地锚直径)时,群锚效应系数有75%~80%;当水平间距大于6D后,群锚效应系数可达98%以上,甚至不受群锚效应的影响。群锚周围土体的屈服区域随覆土深度增加而增加,增加地锚的水平间距能减少地锚拉拔力受群锚效应的影响。比较2×2与3×3排列群锚的群锚效应与水平间距的关系中发现,在相同的水平间距下3×3排列的群锚受群锚效应的影响比2×2排列群锚显著。