预应力锚固水利水电论文提纲

论文题目：预应力锚固研究与工程应用

摘要：随着我国经济建设的快速发展,城市化进程的不断加快,我国的基础设施建设正处于一个蓬勃发展的时期,在诸如水电、交通、能源等各种基础设施建设中产生了大量的高边坡和基坑工程。预应力锚索锚固系统能够有效的激发岩土体潜在承载能力,充分发挥岩土体自身强度,提高岩土体的自身稳定性,且其施工工程量小、安全性高、工期快、消耗小,具有极高的投入产出比。该锚固技术自诞生以来就颇受工程设计者及施工人员的青睐,在诸如水利、公路、铁路等各种工程的滑坡治理、高边坡支护工程中广泛应用。 本文针对预应力锚索的荷载传递机理、预应力锚索的应力亏损机理及预应力锚索长期性能进行系统研究。结合实际高边坡预应力锚索加固工程提出边坡变形机制分析方法及边坡稳定性分析方法,并基于发明专利“压力分散型锚索的内锚固承载体”进行预应力锚索的设计,同时对预应力锚索施工过程进行探讨研究。在预应力锚索监测方面,文章分析了基十磁通量传感器的检测系统,并主要对光纤光栅的检测手段进行研究。 本文具体研究内容包括以下几个方面： （1）对预应力锚索锚固段荷载传递解析进行探索,基于弹性力学凯尔文（kelvin）问题弹性解推导预应力锚索内锚固段应力分布弹性解。根据压力型锚索的主要失效模式从理论上分析了压力型锚索荷载传递机制。在考虑灌浆体三向受力状态的前提下,选择合适的荷载传递模型建立反映压力型锚索灌浆体与岩体粘接界面相互作用规律的基本方程,求解界面剪应力分布规律以及灌浆体中轴向应力应变分布规律。同时,分析了不同岩体、锚固体材料参数对应力分布的影响。理论上解释了压力型预应力锚索的荷载传递特点及主要影响因素。基于明德林解,采用积分法分析压力型岩锚锚固段周围岩体中的应力分布情况 （2）从预应力锚索锚固材料性质、被锚固介质力学性质、施工工艺及运行管理水平等多方面对预应力锚索预应力亏损进行分析研究。对锚墩基础沉降量引起的预应力亏损进行研究,考虑了预应力锚墩下土体在三向应力作用下的变形影响,引入土体弹塑性本构关系来阐述土体的变形特性,进而研究锚墩基础沉降引起的锚索预应力亏损。 （3）针对预应力锚索锚固的预应力亏损,讨论预应力锚索长期性能的综合控制措施,为工程设计及施工提供一定的参考依据。 （4）结合实际工程,对高边坡进行预应力锚固设计,在地质分析的基础上,选择典型剖面计算不同工作状态下的应力、应变,总结出边坡破坏模式,利用反演法推导力学参数计算边坡稳定加固荷载。基于发明专利“压力分散型锚索的内锚固承载体”进行预应力锚索的设计,同时对预应力锚索施工技术要领进行分析研究。 （5）对预应力锚索的监测进行研究,包括监测内容、项目、监测的基本要求等方面,研究基于磁通量的预应力锚索监测系统,主要对光纤光栅的检测手段进行研究,改进现有预应力锚索钢绞线形成基于光纤光栅传感器的智能钢绞线,对智能钢绞线的应力传感性能、温度传感性能等方面进行试验,证明智能钢绞线完全能满足用于拉索测量的基本条件。

关键词：预应力锚索;锚固段;荷载传递机理;预应力亏损;锚索设计施工;锚索监测

学科专业：岩土工程

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 锚固技术的起源及发展

1.2.2 预应力锚固加固效果研究现状

1.2.3 岩土锚固设计研究及发展趋势

1.2.4 锚索监测研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.4 本文的主要创新点

第二章 预应力锚索荷载传递机理及围岩受力研究

2.1 引言

2.2 预应力锚索内锚固段荷载传递机理

2.2.1 预应力锚索内锚固段粘接应力-滑移模型

2.2.2 基于凯尔文(Kelvin)问题的预应力锚索内锚固段应力分布弹性解

2.2.3 实验数据对比理论计算分析

2.2.4 岩质条件下的算例及分析

2.3 岩土参数对应力分布的影响分析

2.3.1 Ea/E对锚固段应力分布的影响

2.3.2 内摩擦角Φ刘锚固段应力分布的影响

2.3.3 泊松比μ对锚固段应力分布的影响

2.4 内锚固段周围岩体应力场分析

2.4.1 内锚固段周围岩体应力场算法

2.4.2 内锚固段周围岩体应力算例及分析

2.5 压缩分散型无粘结锚索应力特征

2.6 本章小结

第三章 预应力锚索应力亏损机理及锚固长期性能研究

3.1 引言

3.2 预应力亏损机理研究

3.2.1 锚具引起的预应力亏损

3.2.2 张拉系统引起预应力亏损

3.2.3 锚墩下土体变形引起预应力亏损

3.2.4 钢绞线松弛引起预应力亏损

3.2.5 灌浆体徐变引起的预应力亏损

3.3 改善预应力锚索锚固长期性能措施

3.3.1 改善钢绞线松弛

3.3.2 避免动荷载影响措施

3.3.3 避免降雨影响措施

3.3.4 改善灌浆体质量措施

3.3.5 改善岩体蠕变措施

3.4 小结

第四章 预应力锚索工程应用

4.1 引言

4.2 高边坡地形及地质

4.2.1 左岸高边坡地形

4.2.2 地质分析

4.3 边坡变形机及破坏模式制分析

4.3.1 高边坡变形机制分析

4.3.2 破坏模式

4.3.3 变形机制小结

4.4 稳定分析

4.4.1 边坡等级及安全控制标准

4.4.2 计算参数取值研究

4.4.3 水位不变时边坡稳定性及加固力分析

4.4.4 水位变化时边坡稳定性及加固力分析

4.4.5 边坡稳定性及加固力分析小结

4.5 加固方案研究

4.6 预应力锚索设计

4.6.1 压力分散型锚索的原理及特点

4.6.2 压力分散型锚索设计

4.7 预应力锚索主要施工工序

4.7.1 造孔

4.7.2 锚索灌浆

4.7.3 外锚墩施工

4.7.4 张拉

4.7.5 封锚

4.8 小结

第五章 预应力锚索监测研究

5.1 引言

5.2 监测的主要内容及监测项目

5.3 监测的基本要求

5.4 监测仪器

5.4.1 磁通量传感器原理

5.4.2 磁量传感器的技术特点

5.4.3 磁通量传感器索力监测系统

5.4.5 监测系统主要硬件

5.5 基于光纤光栅的监测手段研究

5.5.1 光纤光栅测试技术及其特点

5.5.2 智能传感筋

5.5.3 智能钢绞线

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢