Механика блокировки нагрузки и предельная выдергивающая способность ( 𝑄 𝑢 ): физика мобилизации грунтовых конусов в ударных земляных якорях

Механика блокировки нагрузки и предельная вытягивающая способность (𝑄𝑢): физика мобилизации почвенных конусов при удареЗемной якорьs

При геотехническом проектировании с высокими нагрузками, временных анкерных креплениях, опорах с оттяжками для электропередачи и системах структурных фундаментов установка ударного земляного анкера является лишь половиной инженерного уравнения. Критический переход от ведомого проникающего стержня к высокопроизводительному натяжному элементу происходит на этапе фиксации нагрузки.
Когда анкер с опрокидывающейся пластиной первоначально приводится в действие, он имеет узкое поперечное сечение с низким сопротивлением, позволяющее прорезать слои почвы. Однако при достижении расчетной глубины заглубления и приложении осевого испытательного напряжения анкер поворачивается на 90 градусов под землей, поворачиваясь от вертикального приводного профиля к горизонтальной несущей пластине, перпендикулярной вектору нагрузки.
Понимание основ геотехнической физики мобилизации почвенных конусов и расчет предельной выдергивающей способности (𝑄𝑢) имеет важное значение для определения грунтовых анкеров в условиях изменяющейся механики грунта.

 

1. Геотехническая физика мобилизации грунтов и конусов.
После полного поворота в положение фиксации под нагрузкой якорь не зависит от трения о кожу вдоль узкого стержня; он действует как глубокая механическая опорная пластина. По мере увеличения напряжения плита мобилизует усеченный перевернутый конус или пирамиду родной почвы прямо над ней.
Мелкий против глубокогоЗемной якорьРежимы отказа:

Поведение мелкой якоря (𝐻/𝐷<(𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): At shallow embedment depths (𝐻), the mobilized soil cone extends all the way to the ground surface, resulting in a visible surface heave and a failure surface governed by the classic Terzaghi earth pressure theory.

Поведение глубокого анкера (𝐻/𝐷 Больше или равно (𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): при глубоких коэффициентах заделки (обычно, когда глубина 𝐻 превышает ширину пластины 𝐷 более чем в 5–8 раз), режим разрушения смещается в сторону локального сдвига. Поле напряжений образует сжатую пластическую зону над пластиной, не нарушая при этом поверхность грунта, что резко повышает эффективность удержания.

 

2. Математическое моделирование предельной выдергивающей способности (𝑄𝑢). Предельная удерживающая способность (𝑄𝑢) ударного анкера с блокировкой нагрузки рассчитывается с использованием параметров прочности грунта на сдвиг, полученных на основе критерия разрушения Мора-Кулона:

𝑄𝑢=𝐴𝑝⋅(𝑐⋅𝑁𝑐+𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞+0.5⋅𝛾⋅𝐷⋅𝑁𝛾)

 

Где:𝐴𝑝= Эффективная площадь поверхности повернутой опорной пластины анкера.

𝑐= Недренированное сцепление почвы.
𝛾= Эффективный удельный вес окружающей матрицы почвы.
𝐻= Глубина установки до центра анкерной пластины.
𝐷= Характерная ширина/диаметр анкерной пластины.
𝑁𝑐, 𝑁𝑞,𝑁𝛾= Коэффициенты геотехнической емкости, определяемые углом внутреннего трения (𝜙) грунта и коэффициентом заглубления (𝐻/𝐷).

В связных грунтах (глинах) емкость в значительной степени зависит от 𝑐⋅𝑁𝑐, тогда как в несвязных грунтах (пески и гравий) давление вскрышных пород (𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞) определяет общее сопротивление выдергиванию.

 

3. Контрольные испытания и оптимизация расстояния между сиденьями
Во время установки на месте контрольные испытания подтверждают как теоретические расчеты несущей способности, так и структурную целостность анкерного оборудования:

Допуск на посадочное расстояние: во время первоначального натяжения анкерная пластина проходит небольшое расстояние через почву, известное как посадочное расстояние, чтобы полностью повернуть на 90 градусов в положение фиксации нагрузки. В зависимости от сжимаемости грунта посадочное расстояние обычно составляет от 0 до 1.
раз больше длины тела якоря.

Проверка и факторы безопасности. При полевых испытаниях применяется пробная нагрузка, в 1,2–1,5 раза превышающая рабочую расчетную нагрузку. Это фиксирует предварительное сжатие естественного грунта и исключает начальную осадку перед окончательным соединением конструкции, обеспечивая высокий коэффициент безопасности (𝐹𝑠 Больше или равный 2,0) от динамических эксплуатационных нагрузок.

Вопрос: Какое основное механическое изменение происходит во время фазы фиксации нагрузки при ударе?земляной якорь?A: Блокировка нагрузки применяет осевое натяжение, заставляя заглубленный корпус анкера поворачиваться на 90 градусов от узкого вектора движения к широкому направлению подшипника, непосредственно взаимодействуя с массой грунта над пластиной.

Вопрос: В чем разница между режимами разрушения неглубоких и глубоких анкеров? Ответ: Неглубокие анкеры мобилизуют конус грунта, который достигает поверхности земли, вызывая поверхностное пучение. Глубокие анкеры (𝐻/𝐷 больше или равны 5–8) вызывают локальное разрушение пластического сдвига внутри подземной матрицы, обеспечивая значительно более высокое сопротивление удерживанию без разрушения поверхности земли.

Вопрос: Как расстояние между сиденьями влияет на установку анкерного поля?

A: Расстояние посадки — это линейное смещение, необходимое для полного поворота анкера на 90 градусов под землей во время первоначального контрольного натяжения. Включение этого расстояния в глубину установки гарантирует, что анкер окажется на точно рассчитанной глубине заделки.

 

#Механика блокировки нагрузки, #Формула предельной выдергивающей способности, #Мобилизация почвенного конуса, #Инженерия ударных земляных якорей, #Shanxi Century Metal Industries.