【摘要】：某工業(yè)廠房柱基礎由于直接建在巖石上,廠房本身較高,基礎受到較大的彎矩和水平力作用,基礎采用巖石錨桿基礎,錨桿的設計采用鋼結構柱腳基礎螺栓的設計方法進行設計。對廠房柱基礎的抗拔力進行了實驗研究和有限元分析,以確保工程的順利實施,為后續(xù)類似工程提供理論和實踐指導意義。本文以該工程G列部分錨桿基礎的抗拔承載力試驗為例,按錨桿總數的5%抽取檢測試樣,共抽測37根錨桿,對單根錨桿抗拔承載力進行現場監(jiān)測,經檢驗單根錨桿的軸向抗拔承載力均能夠達到所給出的特征值160kN設計要求。對單根錨桿繼續(xù)加載,除個別錨桿被拔出以外,其余均能夠承受260kN的抗拔力,并未出現明顯破壞的特征。運用ANSYS有限元數值模擬軟件建立有效的三維模型,對錨桿的抗拔力進行了分析計算,并將現場試驗值結果對比,實驗值和分析值基本一致,說明所選有限元模型的有效性。在此基礎上,利用有限元對錨桿抗拔力的影響因素做了具體研究。首先,對不同巖石的彈性模量進行研究,通過巖石彈性模量與錨桿自由端抗拔承載力位移曲線可以看出,彈性模量在15~35GPa時位移變化較大,表明在巖石彈性模量較小時錨桿對巖體錨固尤其重要。巖石彈性模量達到60GPa以后錨桿自由端位移趨于穩(wěn)定,說明巖體材質剛度較大時,錨固效果不明顯。其次,討論了混凝土—錨桿摩擦系數對錨固系統(tǒng)的影響:當摩擦系數較小時,隨著外荷載的增加,錨桿被拔出,在此過程中錨桿處在彈性階段,此類破壞主要是因為接觸面摩擦力不足產生的破壞;當摩擦系數較大時,在外荷載作用下,鋼筋錨桿首先處在彈性階段,然后錨桿進入塑性階段,繼續(xù)增大外荷載,錨桿被拔出,錨固系統(tǒng)破壞。在現場試驗過程中發(fā)現錨固抗拔承載力富余量很大,因此最后對錨桿的錨固深度做了進一步的研究,當錨固深度為2.5m時抗拔承載力為194kN,達到原設計值160kN的1.2倍,滿足原設要求。最后通過分析得到了錨桿直徑與錨固深度的關系式�？傊�,研究表明提高錨桿抗拉強度及界面的摩擦,可以改善錨固系統(tǒng)的抗拔承載力,選擇合理的錨固深度可以有效節(jié)約工程成本和項目建設時間。
[Abstract]:Because the column foundation of a certain industrial factory building is built directly on the rock and the factory building itself is relatively high, the foundation is subjected to greater bending moment and horizontal force, so the foundation adopts rock anchor foundation. The design of anchor bolt adopts the design method of steel structure pillar base bolt. In order to ensure the smooth implementation of the project and to provide theoretical and practical guidance for the subsequent similar projects, the experimental study and finite element analysis of the pull-out force of the foundation of the factory building column are carried out in order to ensure the smooth implementation of the project. In this paper, taking the test of uplift bearing capacity of G row partial anchor foundation as an example, a total of 37 anchors are extracted according to 5% of the total number of anchors, and the uplift bearing capacity of a single anchor rod is monitored on the spot. It is proved that the axial pull-out bearing capacity of a single anchor can meet the 160kN design requirements of the given eigenvalues. With the exception of individual anchors being pulled out, the single bolt can withstand the pull-out force of 260kN without obvious damage. ANSYS finite element numerical simulation software is used to establish an effective three-dimensional model, and the anti-pull-out force of anchor rod is analyzed and calculated, and the results of field test are compared. The experimental value is basically consistent with the analytical value, which shows the effectiveness of the selected finite element model. On this basis, the finite element method is used to study the influence factors of bolt pull-out force. First of all, the elastic modulus of different rock is studied. The displacement curve of rock elastic modulus and free end tensile capacity of anchor can be seen that the displacement of elastic modulus changes greatly when 15~35GPa. It is shown that the anchor rod is especially important for rock mass anchoring when the elastic modulus of rock is small. When the elastic modulus of rock reaches 60GPa, the free end displacement of rock bolt tends to be stable, which indicates that the anchoring effect is not obvious when the material stiffness of rock mass is large. Secondly, the influence of friction coefficient of concrete-anchor rod on the anchoring system is discussed. When the friction coefficient is small, the anchor rod is pulled out with the increase of external load, and the anchor is in the elastic stage in the process. Such failure is mainly due to the failure caused by insufficient friction on the contact surface; When the friction coefficient is large, the reinforcement anchor is first in elastic stage, then in plastic stage, and then increases the external load, the anchor rod is pulled out and the anchoring system is destroyed. In the course of field test, it is found that there is a great amount of surplus of anchor pull-out bearing capacity. Finally, the anchoring depth of anchor rod is further studied. When the anchoring depth is 2.5m, the pull-out bearing capacity is 194kNs, which is 1.2 times of the original design value 160kN. Meet the original requirements. Finally, the relationship between anchor rod diameter and anchor depth is obtained by analysis. In a word, the study shows that improving the tensile strength and the friction of the interface can improve the uplift bearing capacity of the anchoring system, and selecting reasonable anchoring depth can effectively save the project cost and the project construction time.
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU476

【參考文獻】

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本文編號：2380157