抗浮錨桿受力分析

抗浮錨桿受力分析

0深大基坑工程隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，大規(guī)模建筑和城市軌道交通的建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來(lái)越少。由于地下水的存在，深大基坑工程的抗浮問(wèn)題成為其施工過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。深大基坑工程的抗浮問(wèn)題通常采用壓重、降水、施作抗拔樁和抗浮錨桿等方法解決，其中抗浮錨桿的應(yīng)用較為廣泛陳棠茵等本文以中廣核工程大廈基坑工程為依托，對(duì)選定的抗浮錨桿按照設(shè)計(jì)承載力進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)，并采用ABAQUS有限元軟件，研究了錨桿軸力沿長(zhǎng)度分布規(guī)律，以期為類似工程抗浮錨桿的設(shè)計(jì)和施工提供技術(shù)參考。1周邊地層及含水層中廣核工程大廈工程位于廣東省深圳市龍崗區(qū)寶龍園區(qū)新能源基地，位于南同大道以北、新能源二路以西、新能源五路以南、寶龍三路以東，項(xiàng)目周邊均無(wú)居民樓或其他建筑物。項(xiàng)目總占地面積2.68萬(wàn)m根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)分布的地層主要有人工填土層、第四系坡洪積層、沖洪積層及殘積層，下伏基巖為燕山晚期花崗巖，局部發(fā)育石炭系灰?guī)r，樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖或中風(fēng)化碎裂花崗巖。項(xiàng)目基坑周邊管線較復(fù)雜，基坑南側(cè)南同大道上有給水、雨水、污水管道，基坑西側(cè)在建寶龍三路上有給水、污水、雨水、燃?xì)?、電力、電信管線。2錨桿設(shè)置要求抗浮錨桿斷面如圖2所示?？垢″^桿施工工藝流程如圖3所示。項(xiàng)目地下室3層抗拔錨桿總數(shù)為3591根，錨筋3C28，鉆孔直徑為200mm，錨桿間距為1600×1600mm，設(shè)計(jì)抗拔承載力特征值為350kN，沿桿體軸線方向每隔1.0m應(yīng)設(shè)置一個(gè)定位支架，桿體的保護(hù)層不應(yīng)小于30mm，在底板墊層上下各250mm內(nèi)刷環(huán)氧樹(shù)脂防腐層?？紤]到地下室4層外墻開(kāi)挖，負(fù)4層外墻與負(fù)3層底板交界處錨桿長(zhǎng)度從地下室4層底板開(kāi)始計(jì)算。地下室4層抗拔錨桿總數(shù)為4379根，錨筋3C28，鉆孔直徑為200mm，錨桿間距為1400×1400mm，錨桿長(zhǎng)度為15m，入中風(fēng)化巖3m，設(shè)計(jì)抗拔承載力特征值為350kN，沿桿體軸線方向每隔1.0m應(yīng)設(shè)置一個(gè)定位支架，桿體的保護(hù)層不應(yīng)小于30mm在底板墊層上下各250mm內(nèi)刷環(huán)氧樹(shù)脂防腐層。水泥選用R42.5普通硅酸鹽水泥，一次注漿材料選用M30水泥砂漿，注漿壓力0.8MPa左右，二次注漿采用水灰比0.5的純水泥漿，注漿壓力2.0～3.0MPa，在一次注漿初凝進(jìn)行。3錨桿抗傾斜試驗(yàn)3.1錨桿抗拔檢測(cè)試驗(yàn)加載：采用天然地基提供支座壓力，加載系統(tǒng)由壓力傳感器和千斤頂組成，采用慢速維持荷載法，每級(jí)加載為預(yù)定最大試驗(yàn)荷載的1/10，第1級(jí)按2倍分級(jí)荷載加載，在每一級(jí)荷載作用下，30min內(nèi)巖石錨桿的錨頭位移不大于0.05mm，土層錨桿1h內(nèi)的錨頭位移不大于0.05mm，施加下一級(jí)荷載?？拱斡^測(cè)：在基礎(chǔ)錨桿頂部裝設(shè)2個(gè)位移傳感器，按規(guī)程規(guī)定時(shí)間測(cè)讀上拔量。圖4為錨桿抗拔檢測(cè)示意圖?；A(chǔ)錨桿抗拔試驗(yàn)參照《廣東省標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ1560—2008）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抗拔錨桿承載力檢測(cè)如圖5所示。3.2錨桿抗浮錨桿錨固結(jié)構(gòu)變化圖6給出了抗浮錨桿的荷載-位移曲線。由圖6可知，外荷載作用下，錨桿的Q-δ曲線整體較為平滑，最大錨頭位移值小于13mm，說(shuō)明錨桿在設(shè)計(jì)極限抗拔荷載作用下安全可靠，可以認(rèn)為該錨桿的抗拔承載力超過(guò)了700kN。試驗(yàn)過(guò)程中，抗浮錨桿在外荷載作用下，首先是桿體受力，并在較小荷載作用下表現(xiàn)為桿體自身的彈性變形表1給出了編號(hào)為b1、b2、b3和b4抗浮錨桿的試驗(yàn)結(jié)果匯總。從表1可知，試驗(yàn)終止荷載Q=700kN施加后，四根錨桿的最大錨頭位移平均值僅有10.12mm；現(xiàn)場(chǎng)錨桿抗拔試驗(yàn)結(jié)果中最大錨頭位移量為b2錨桿，最大錨頭位移12.46mm；卸荷后殘余錨頭位移最小值為0.87mm，發(fā)生在b1錨桿。卸荷后錨桿回彈率最大值為86.45%，發(fā)生在b1錨桿。圖7給出了錨桿最大錨頭位移和卸荷后殘余錨頭位移相應(yīng)的變化趨勢(shì)。由圖7可知，不同錨桿之間卸荷后殘余錨頭位移與最大錨頭位移呈非線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，并在b2錨桿出現(xiàn)陡增現(xiàn)象。究其原因，應(yīng)是在設(shè)計(jì)極限抗拔荷載作用下，不同錨桿進(jìn)入塑性變形的程度不同。圖8給出了錨桿最大錨頭位移和卸荷后回彈率之間的關(guān)系。由圖可知，最大錨頭位移從6.42mm增加到12.46mm時(shí)，卸荷后回彈率呈現(xiàn)先降低再增大的趨勢(shì)，但變化幅值較小。最大錨頭位移為13.8mm時(shí)，卸荷后回彈率出現(xiàn)陡降，其值為86.45%。4抗浮橋數(shù)值模擬4.1數(shù)值模型的建立采用ABAQUS軟件建立錨桿的空間軸對(duì)稱數(shù)值模型，模型中，錨桿、錨固體和巖土體均采用彈塑性模型，模型參數(shù)如表2所示。錨桿和錨固體、錨固體和巖土體之間通過(guò)Cohesive單元粘結(jié)4.2錨桿錨固段錨桿軸力分析圖9為數(shù)值模擬得到的編號(hào)為b3的錨桿荷載-位移曲線。由圖9可知，模擬得到的卸荷后殘余錨頭位移略大于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但所得錨桿Q-δ曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)基本相同，從而驗(yàn)證了所建數(shù)值模型的合理性。圖10為錨桿在700、560、420、280、140kN各級(jí)荷載作用下軸力與錨桿埋深關(guān)系曲線。由圖10可知，錨固段錨桿均受拉，由于錨桿與錨固體之間摩阻力的變化，不同荷載等級(jí)作用下錨桿軸力沿埋置深度的分布不同。各級(jí)荷載作用下，隨錨桿埋深的逐漸增加，錨桿各位置軸力均相應(yīng)減小，且埋深越大，錨桿軸力減小速度越慢；其原因應(yīng)是，錨桿在拉拔荷載作用下，先是自由端受力，而后錨桿拉力逐漸向下傳遞。在14m深度位置（錨桿底部），各級(jí)荷載作用下錨桿軸力接近于零。正如文獻(xiàn)5不同錨桿錨頭位移對(duì)比1）錨桿的抗拔承載力均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。2）錨桿最大錨頭位移平均值僅有10.12mm，