巖石錨桿抗拔靜載試驗(yàn)案例分析

1、巖石錨桿抗拔靜載試驗(yàn)案例分析【摘 要】通過對安慶火車站廣場工程 7 根試驗(yàn)性巖石錨桿進(jìn)行抗拔試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果資料繪制上拔量與荷載關(guān)系 PS 曲線及彈性上拔量、塑性上拔量與荷載關(guān)系PSe、PSp 曲線,得到各巖石錨桿的最大上拔量、最大彈性位移、最大塑性位移及巖石錨桿抗拔承載力特征值,為設(shè)計(jì)提供依據(jù),同時(shí)對抗浮錨桿受力變形情況進(jìn) 行 flac3D 的仿真模擬分析,結(jié)果表明:錨桿的變形位移沿著錨桿深度方向呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢,錨桿的軸力整體變化趨勢是沿著錨桿深度方向是逐步減小的.安慶火車站站前廣場工程位于安慶市迎賓西路與湖心北路交口北側(cè)。該工程為框架結(jié)構(gòu)，地下 1 層，總建筑面積 22658m2，采

2、用巖石錨桿1進(jìn)行抗浮。工程勘查揭示地下各土層：層人工填土；層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；層粉質(zhì)粘土（軟可塑）；層粉質(zhì)粘土（硬塑狀）；層礫石；層強(qiáng)風(fēng)化砂巖；層中風(fēng)化砂巖。試驗(yàn)依據(jù)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程（CECS22：2005）第 9.2 條4。試驗(yàn)?zāi)康募俺闃臃椒ū敬螏r石錨桿豎向抗拔靜載試驗(yàn)為基本試驗(yàn)。巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程第9.2.2 條，由設(shè)計(jì)單位選定 7 根巖石錨桿進(jìn)行抗拔靜載基本試驗(yàn)。試驗(yàn)方法本次巖石錨桿抗拔試驗(yàn)通過混凝土支撐基墩提供試驗(yàn)反力，本次試驗(yàn)是為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的基本試驗(yàn)，采用分級循環(huán)加荷法。試驗(yàn)設(shè)備（1）最大試驗(yàn)荷載根據(jù)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程第 9.2.3 條，最大加載量為設(shè)計(jì)要求的錨桿抗拉強(qiáng)

3、度標(biāo)準(zhǔn)值的 0.8 倍。本工程抗浮錨桿采用 6 根 HRB400 的 32mm 螺紋鋼，最大試驗(yàn)荷載應(yīng)不小于 0.8Asfptk=0.86 162400=1544155.62N，試驗(yàn)時(shí)取 1550kN。試驗(yàn)加載與分級根據(jù)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程第 9.2.3 條，加荷等級和位移觀測時(shí)間應(yīng)符合表2 的規(guī)定。沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程第 9.2.3 條，在每級加荷等級觀測時(shí)間內(nèi)，錨頭位移小于0.1mm 時(shí)，可施加下一級荷載，否則應(yīng)延長觀測時(shí)間，直至錨頭位移增量在 2h 內(nèi)小于 2.0mm 時(shí)，方可施加下一級荷載。終止加載根據(jù)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程第 9.2.3 條，錨桿極限抗拔試驗(yàn)出

4、現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可判定錨桿破壞：后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級荷載產(chǎn)生位移增量的2 倍時(shí)；錨頭位移不穩(wěn)定；錨桿桿體拉斷。本工程的錨桿抗拔靜載試驗(yàn)均因試驗(yàn)荷載達(dá)到預(yù)定最大加載量而終止加載。巖石錨桿抗拔靜載試驗(yàn)資料整理對 7 根巖石錨桿進(jìn)行抗拔靜載試驗(yàn)，限于篇幅，以中部的 SMG5 試驗(yàn)錨桿為例， 給出其抗拔靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表（見表 3）、抗拔靜載試驗(yàn)上拔量與荷載關(guān)系 P S 曲線（見圖 2）、抗拔靜載試驗(yàn)彈性上拔量、塑性上拔量與荷載關(guān)系PSe、PSp 曲線（見圖 3）。巖石錨桿抗拔靜載試驗(yàn)資料分析從 SMG5 錨桿的抗拔靜載試驗(yàn) PS 曲線（圖 2）上可以看出，當(dāng)荷載最大加至15

5、50kN 時(shí)，桿頭最大位移量為 19.93mm，最大彈性位移為 7.94mm（圖 3）， 最大塑性位移為 11.99mm（圖 3），在每級加荷等級觀測時(shí)間內(nèi)，錨頭位移均能穩(wěn)定。以上情況表明，受檢錨桿受拉尚未進(jìn)入極限狀態(tài)。根據(jù)巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程第 9.2.6 條規(guī)定，可取最大試驗(yàn)荷載（1550kN）作為該巖石錨桿的極限抗拔承載力，其抗拔承載力特征值可取極限抗拔承載力的一半即 775kN。對其它 6 根試驗(yàn)錨桿，其抗拔靜載試驗(yàn)資料整理和分析方法與 S MG5 錨桿類似。巖石錨桿抗拔靜載試驗(yàn)結(jié)果分析安慶火車站站前廣場工程7 根試驗(yàn)性巖石錨桿 SMG1、SMG2、SMG7 的樁端持力層為第層中風(fēng)化

6、砂巖；桿長分別為 24.35m 、24.90m 、23.70m 、24.00m 、23.40m 、23.70m 、24.90m；錨桿直徑均為 632mm，最大試驗(yàn)荷載（0.8Asfptk）為 1550kN；抗拔承載力極限值均為1550kN ；最大上拔量分別為 15.45mm、14.19mm、17.50mm、21.03mm、19.93mm、22.94mm、18.74mm；最大彈性位移分別為 6.16mm、5.65mm、6.97mm、8.38mm、7.94mm、9.14mm、7.47mm；最大塑性位移分別為9.29mm 、8.54mm、10.53mm、12.65mm、11.99mm、13.80mm

7、、11.27mm；抗拔承載力特征值均為 775 kN。仿真模型對抗浮錨桿受力變形情況進(jìn)行 flac3D 的仿真模擬分析。通過對工程條件的分析， 本次模擬采用摩爾-庫侖模型，巖土體模型釆用八節(jié)點(diǎn)六面體單元。錨固體的計(jì)算 模型取 505050 的立方體塊，錨桿布置在模型的中心，錨桿長度取 24m。如圖4 所示。如圖 4 所示，中間部分代表為抗浮錨桿所處位置，從中部向外部邊緣部位逐步發(fā)散，由密集變的稀疏。荷載的施加通過逐級施加荷載的方法，在施加荷載的過程中監(jiān)控巖土體的位云圖、錨桿的軸力變化以及錨桿的節(jié)點(diǎn)位移。模擬結(jié)果分析從圖 5 中可看出在荷載的作用下，錨桿的變形位移沿著錨桿深度方向呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，說明荷載的傳遞是由上而下的，符合工程實(shí)際。從圖 6 中可看出在荷載的作用下，錨桿的軸力整體變化趨勢是沿著錨桿深度方向是逐步減小的。但錨桿軸力的最大值并不是在錨桿頂部，經(jīng)分析認(rèn)為：由于在荷載作用下的巖土體發(fā)生了變形，錨桿的內(nèi)力發(fā)生了重分布。通過安慶火車站站前廣場工程7 根試驗(yàn)性巖石錨桿的現(xiàn)場抗拔試驗(yàn)與flac3D 的仿真模擬分析相結(jié)合，可以得到如下結(jié)論：錨桿的變形位移