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不同荷载下锚杆锚固系统瞬态响应分析

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究意义

1.3 锚杆质量检测研究现状

1.4 锚杆质量检测存在问题及发展趋势

1.5 本文主要研究内容及技术路线

1.6 创新点

第2章 不同龄期下应力波同步性检测

2.1 引言

2.2 应力波传播理论

2.3 锚杆应力波传播同步性检测

2.4 实验结果与分析

2.5 本章小结

第3章 不同荷载下锚杆模型设计及关键问题研究

3.1 引言

3.2 实验目的

3.3 模型试验

3.4 实验结果

3.5 本章小结

第4章 荷载对完整锚杆动力响应分析研究

4.1 引言

4.2 完整锚杆应力分布及发展

4.3 完整锚杆动态信号分析

4.4 本章小结

第5章 单个空浆缺陷锚杆应力及动测信号分析

5.1 引言

5.2 单个空浆缺陷锚杆应力分布及发展

5.3 单空浆锚杆原始信号分析

5.4本章小结

第6章 单空浆与不同密实度锚杆应力及动测信号分析

6.1 引言

6.2 单空浆与不同密实度锚杆应力分布及发展

6.3 单空浆与不同密实度锚杆原始信号分析

6.4 本章小结

第7章 不同锚固质量锚杆的动测参数变化对比分析

7.1 引言

7.2 不同锚固质量锚杆应力波速对比分析

7.3 不同锚固质量锚杆基频对比分析

7.4 不同锚固质量锚杆动刚度对比分析

7.5 不同锚固质量锚杆幅值比对比分析

7.6 本章小结

第8章 结论与展望

8.1 结论

8.2 今后工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文目录

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摘要

锚杆无损检测的目的是为了保证锚杆结构的安全性和可靠性,并为锚杆的极限荷载、受力情况及缺陷程度等提供重要的依据,锚杆在工作时都是在一定的荷载前提下进行的,目前的研究大多未考虑荷载的影响,引起对荷载的认识不够,影响结果判断。针对锚杆锚固质量评定时选取的参数大多未考虑荷载的问题,充分考虑了荷载影响进行多级别分级加载,基于应力波反射法,讨论了荷载对锚杆应力分布的影响,采用小波分析法对原始动测信号重新提取,并对影响锚杆锚固质量的关键参数进行较全面深入的研究,主要得到了以下研究成果:
  (1)完好锚杆应变结果表明,当钢筋与介质的应力差大于界面极限切应力时,锚杆应力会重分布,引起荷载向下滑移,钢筋与介质界面粘结力起阀值作用;当极限切应力较小,在顶端大荷载段表现不明显,底端受力小的部分变化过程明显。而对于单空浆不同密实度锚杆,其受力更加均匀,但应变值与相同状态完好锚杆应变值增大,重分布过程不明显。
  (2)多点布测下各锚杆的分段波速测试表明,在缺陷严重的单空浆锚杆中,空浆段对波速的影响主要在于前一段及空浆段,空浆段以后的影响不明显。单空浆锚杆的整体波速值小于完好锚杆。对于单空浆不同密实度锚杆,波速变化情况介于两者之间,故波速可作为判断锚杆锚固质量的重要参数。
  (3)随着荷载的增加,各信号采集点振动幅值增大,原始信线平滑性受到影响,信噪比降低,运用小波理论进行分析,消噪效果明显,曲线光滑性变好,可读性增加。表明荷载对原始动测信号有较大影响。
  (4)各锚杆基频分析表明,单空浆锚杆基频最小,完整锚杆基频最大。在加载初期荷载增加各锚杆基频都增加,完整锚杆基频增加最慢,缺陷最严重的锚杆基频增加最快,单空浆不同密实度锚杆增加速度介于两者之间。荷载继续增加,基频稳定后,基频虽然对荷载不敏感,但各频带能量分布有明显变化。因此,基频分析锚杆锚固质量和工作状态分析中有重要影响。
  (5)动刚度分析表明,完整锚杆与单空浆不同密实度锚杆动刚度较为接近,单空浆锚杆动刚度最小,都有随荷载增加而增加的趋势,故动刚度对锚杆受力状态较为敏感。
  (6)锚杆的各测段幅值比分析表明,在受压状态下,不同锚固质量锚杆阻尼都随荷载增加而减小,对完整锚杆而言,阻尼变化段主要集中于空浆段位置;对于单空浆锚杆阻尼变化主要集中在端头受压段和空浆段;对单空浆不同密实度锚杆而言,仅受压端面至空浆段以前有较为明显变化。

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