英语原文共 23 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
锚在摩擦土中的极限拉拔能力
R.S. Merifield and S.W. Sloan
摘 要：近30年来，各种学者提出了估算土锚抗拔承载力的近似方法。由于过去的大多数研究都是基于实验的，所以目前的许多设计实践都是基于经验主义的。令人惊讶的是，很少有数值分析来确定锚杆的超限拉拔载荷。本文对摩擦土中水平和垂直板锚的极限拉拔荷载进行了严格的数值计算。利用极限分析上界定理和下界定理的有限元公式，用两种数值方法得到了严格的边界。为便于比较，本文还采用更为传统的位移有限元法对破坏因子进行了数值估计。根据不同的土体强度剖面和几何形状，以常见的爆破因子形式给出了计算结果，并与已有的数值解和经验解进行了比较。
关键词:锚，拉拔力，有限元，极限分析，下界，砂土。
介 绍
许多工程结构的设计都要求地基体系能够抵抗竖向的抬升或水平的拉拔力。在这种情况下，可以通过使用受拉构件来实现有吸引力和经济的设计。这些构件被称为土锚，通常固定在结构上，并嵌入到足够深的地下，这样它们就可以安全地抵抗拉拔力。土锚或“地面”锚是一种轻型基础系统，专门设计和建造以抵御任何施加于结构上的上升力或倾覆力矩。板锚的安装方法是将地面挖到所需的深度，放置锚，然后回填土。例如，当作为支护结构的支撑时，锚被安装在挖出的沟槽中，并连接到可以通过螺旋孔驱动或放置的拉杆上。这种类型的锚是本文最着重的。
土锚在输电塔支承中的应用，似乎是许多锚特性研究背后的驱动力(Balla 1961)。最初，这些塔由大质量混凝土块支撑，所需的上升能力完全由混凝土的自重提供。这种简单的设计花费了相当大的成本，因此进行了研究，以寻找更经济的设计解决方案。结果就是我们所知的有骨架的桥墩或蘑菇状的地基。随着锚的应用范围扩大到更精细、更大结构，更协调一致的研究工作，意味着，今天的土锚已经发展到这样的地步，它们现在提供了一个经济的和有竞争力的替代这些大规模基础。
很明显，过去的大多数研究都是基于经验主义的，因此，当前的设计实践很大程度上是基于经验主义的。相反，很少有通过对锚杆的极限拉拔载荷进行了数值分析。在文献中提出的数值研究中，很少有能被认为是严谨的。
问题定义
土锚可以垂直放置，也可以垂直放置，这取决于荷载方向或需要支撑的结构类型。待分析问题的总体布局如图1所示。
为了便于数值计算，最终锚定能力qu的形式类似于用于分析地面基础的Terzaghi方程:
[1] qu HN
是土的单位质量，H是锚的深度，N是称为锚的破坏系数。
图1所示。符号问题。压力qu的分布不可能像图中所示的那样是均匀的。(a)水平板锚。
(b)垂直板锚。
（a）
（b）
过去的研究
为了给后续的讨论提供一个令人满意的背景，本文对锚的研究进行了总结。Das(1990)对锚的主题作了全面的概述。
对土锚性能的研究可以采取两种形式之一，即实验研究和数值理论研究。基于这一区别，本文对现有的资料进行了简要的总结。没有人尝试对现有资料归纳一个整体化的研究，而是提供了与当前论文最相关的更具选择性的研究总体概要。此外，对圆形、多扩底或多螺旋锚的性能作用还没有被综述。
过去的试验调查
虽然没有完全充分的替代全面实地试验的办法，但在实验室规模进行的试验有一个优点，即至少可以密切控制在实践中遇到的一些变数。通过这种方法，在实验室中观察到的趋势和行为模式对于在更大范围内理解性能具有价值。此外，在实验室测试中所做的观察可以结合数学分析来发展半经验理论。这些理论可以应用于解决更广泛的问题。
对板锚特性的试验研究一般采用两种方法中的一种，即“正常重力”条件下的常规方法或离心系统。当然，这两种方法都有优点和缺点，在解释锚定行为的实验研究结果时必须牢记这些。
许多研究人员进行了模型试验，试图建立半经验关系，可用于估计无粘性土壤中锚的能力。表 1和2中显示的研究数量证明了这一点。这篇研究的更多具体细节将在本文后面的部分中提供，将过去的试验调查研究与当前研究中获得的新理论预测进行了比较。
1970年以前的文章没有在表1和2中介绍。其中包括Mors (1959), Giffels et al. (1960), Balla (1961), Turner (1962),Ireland (1963), Sutherland (1965), Mariupolskii (1965), Kananyan (1966), Baker and Kondner (1966), and Adams and Hayes (1967). 一些研究主要涉及输电塔基础测试 (Mors 1959; Balla 1961; Turner 1962; Ireland 1963). 在这些早期的研究中，大多数都假定了破坏机制，然后通过考虑锚上土体的平衡和假定的破坏面所包含的土体来确定扬升能力。Balla, Baker 和 Kondner, Sutherland, 以及 Kananyan.都提出了对这些早期理论的后续变化。
Table 1. Laboratory model tests on horizontal anchors in cohesionless soil.
|
Source |
Type of testing |
Anchor shape |
Anchor size (mm) |
Friction angle (°) |
Anchor roughness (°) |
H/B or H/D |
|
Das and Seeley 1975 |
Chamber |
Square; rectangular; |
51 |
31 |
? |
1–5 |
|
L/B = 1–5 |
||||||
|
Rowe 1978 |
Chamber |
Square; rectangular |
51 |
32 |
16.7 |
1–8 |
|
Ovesen 1981 |
Centrifuge; field |
Circular; square |
20 |
29.5–37.7 |
? |
1–3.39 |
|
Murray and Geddes |
Chamber |
Circular; rectangular; |
50.8 |
44, dense; 36, |
11, smooth; |
1–10 |
|
1987 |
L/B = 1–10 |
medium dense |
42, rough |
|||
|
Frydman and |
Field chamber |
Strip; rectangular |
19; 200 |
30, loose; 45, |
? |
2.5–9.35 |
|
Shamam 1989 Dickin 1988 |
(summary) Centrifuge |
Square; rectangular; |
25; 50 |
dense 38–41,a loose; |
? |
1–8 |
|
chamber |
L/B = 1–8 |
48–51,a dense |
||||
|
Tagaya et al. 1988 |
Centrifuge |
Circular; rectangular |
15 |
42 |
? |
3–7.02 |
|
Murray and Geddes |
Chamber |
Square; rectangular; |
50.8 |
43.6, dense; 36, |
10.6 |
1–8 |
|
1989 |
L/B = 1–10 |
medium dense |
Note: D, anchor diameter; L, anchor length.aPlane strain friction angle.
Table 2. Laboratory model tests on vertical anchors in cohesionless soil.
|
Source |
Type of testing |
Anchor shape |
Anchor size (mm) |
Friction angle (°) |
Anchor roughness (°) |
H/B |
|
Neely et al. 1973 |
Chamber |
Square; rectangular |
50.8 |
38.5 |
21 |
1–5 |
|
Das 1975 |
Chamber |
Square; circular |
38–76 |
34 |
? |
1–5 |
|
Akinmusuru 1978 |
Chamber |
Strip; rectangular; square; |
50 |
24; 35 |
? |
1–10 |
|
circular; L/B = 2, 10 |
||||||
|
Ov 全文共49911字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[2610] |
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
