第1章緒論

1.1問題提出及研究意義

1.2國內外研究現狀

1.2.1錨索受拉與反轉扭矩耦合效應分析

1.2.2拉扭耦合傳力錨索拉撥錨固段失效機制

1.2.3錨固鋼筋拉撥及受剪過程力學特性分析

1.2.4錨杆低應變動力無損檢測試驗及測試分析

1.3主要研究內容

第2章錨索拉扭耦合特性試驗及分析

2.1錨索拉伸力學試驗

2.1.1試驗材料及試驗方案

2.1.2試驗裝置及加載方式

2.2錨索破壞及影響因素敏感性分析

2.2.1典型錨索破壞形態

2.2.2影響因素敏感性分析

2.3軸向拉力變形扭矩曲線分析

2.4錨索純扭轉與拉伸力學特性分析

2.4.1錨索純扭轉力學特性分析

2.4.2鋼絞線拉伸力學特性分析

2.5錨索螺旋鋼絲曲率和撓率計算

2.5.1錨索結構分析

2.5.2螺旋鋼絲曲率和撓率計算

2.6錨索受拉力學及變形特性分析

2.6.1錨索受拉力學特性分析

2.6.2螺旋鋼絲受力平衡方程

2.6.3螺旋鋼絲加載前後變形分析

2.6.4錨索拉力和扭矩耦合計算分析

第3章錨索拉撥錨固段失效機制試驗分析

3.1錨索拉扭耦合試驗機及附屬設備

3.1.1試樣模具制作

3.1.2圍壓裝置研制

3.1.3升降分離裝置

3.2錨索錨固段拉扭耦合試驗

3.2.1試驗設計與試樣

3.2.2圓柱混凝土制備

3.2.3測力錨索制作

3.2.4試樣組裝過程

3.3錨索拉撥失效模式及變形特征

3.3.1錨固拉撥失效模式分析

3.3.2錨索拉撥變形特征分析

3.4錨固力及其影響因素分析

3.5錨索錨固段拉扭耦合效應分析

3.5.1軸向拉力扭矩位移曲線分析

3.5.2軸向拉力位移關繫

3.5.3扭矩位移關繫

3.5.4扭矩軸向拉力關繫

第4章錨索及錨固段拉扭耦合效應模擬分析

4.1錨索拉撥數值計算模型

4.1.1ABAQUS求解器選擇

4.1.2數值模型及計算參數

4.1.3邊界條件及加載方式

4.2錨索拉撥鋼絞線受力特性及分析

4.2.1數值模擬與試驗結果對比分析

4.2.2錨索拉撥過程鋼絞線截面應力分析

4.3不轉與轉動條件下彈塑性過渡對比

4.4捻角對鋼絞線拉伸力學性能影響分析

4.5錨固段拉扭數值計算模型

4.5.1幾個基本假定

4.5.2材料及界面力學參數

4.5.3加載方式及邊界條件

4.6錨索拉撥錨固段受力特性及分析

4.6.1數值計算模型的有效性驗證

4.6.2錨索錨固繫統拉撥演化過程分析

4.6.3錨固段拉扭耦合響應特征分析

4.6.4錨固段應力和應變特征分析

第5章鋼筋錨固破壞模式及強度特性分析

5.1錨固鋼筋黏結試驗方法

5.2橫肋鋼筋錨固受拉特性試驗分析

5.2.1試驗材料及方法

5.2.2試驗設備及過程

5.3橫肋鋼筋錨固破壞模式及錨固力分析

5.3.1橫肋鋼筋錨固破壞模式分析

5.3.2橫肋鋼筋錨固力解析分析

5.4全長錨固鋼筋受剪特性試驗分析

5.4.1試驗材料及方法

5.4.2試驗設備及過程

5.5全長錨固鋼筋受剪力學特性試驗分析

第6章錨固鋼筋拉撥及受剪力學特性分析

6.1橫肋鋼筋錨固力學特性理論分析

6.1.1錨固體裂紋產生力學機理分析

6.1.2橫肋鋼筋錨固力與位移關繫解析分析

6.2橫肋鋼筋受力特性顆粒流模擬分析

6.2.1半徑擴大法構建計算模型

6.2.2計算模型參數選取和邊界條件

6.2.3橫肋鋼筋肋前錨固體破壞模式分析

6.3橫肋鋼筋錨固力學特性模擬試驗分析

6.3.1構建計算模型及邊界條件

6.3.2本構模型及試驗參數選取

6.3.3橫肋鋼筋錨固力與位移關繫曲線分析

6.4全長錨固鋼筋力學特性理論分析

6.4.1工程模型

6.4.2簡化力學模型

6.4.3軸力和剪力與加載位移關繫解析分析

6.5加錨節理岩體節理面抗剪性能模擬分析

6.5.1構建計算模型及確定邊界條件

6.5.2本構模型及試驗參數選取

6.5.3節理面抗剪性能影響參數的敏感性分析

第7章混凝土與鋼筋黏結滑移機理試驗研究

7.1試驗材料與方法

7.1.1試件制作

7.1.2試驗設備

7.1.3加載速率

7.1.4試驗過程

7.2混凝土與鋼筋黏結滑移特性分析

7.2.1黏結滑移破壞形態特征

7.2.2拉力位移和剪力位移曲線分析

7.3能量位移曲線與拉力位移曲線的相互關繫

7.4混凝土與鋼筋黏結破壞過程耗能分析

7.5基於能耗的鋼筋混凝土等級劃分

第8章混凝土與鋼筋黏結滑移模型分析

8.1黏結滑移球形模型

8.1.1機械咬合力與摩阻力共同作用分析

8.1.2摩阻力單獨作用分析

8.2試驗結果與理論計算對比分析

8.3黏結滑移模型演化過程分析

8.4不同模型的效費比分析

8.5基於梁式試驗的黏結滑移模型分析

8.5.1試驗方案設計

8.5.2黏結滑移特性分析

8.6拉撥與梁式試驗方法黏結性能對比分析

第9章錨杆低應變動力無損檢測理論分析

9.1錨杆錨固體繫荷載傳遞機理

9.2無損檢測應力波理論

9.2.1杆體一維應力波振動規律

9.2.2三種邊界條件杆體的縱向振動規律

9.2.3瞬態力作用下端錨式錨杆的振動

9.3錨固面應力波的反射與折射波

9.4錨固面應力波的能量衰減特性

9.5錨固體繫固端反射能量模擬計算

9.5.1吸收衰減

9.5.2散射衰減

第10章錨杆無損探測室內外試驗及測試分析

10.1室內模擬試驗

10.1.1試驗材料及參數

10.1.2試驗設備選取

10.1.3試驗注意事項

10.1.4采樣頻率選擇

10.2兩端自由錨杆試驗

10.2.1兩端自由錨杆模擬試驗

10.2.2響應信號的有效性判斷

10.2.3自由振動衰減法分析響應曲線

10.2.4自由錨杆試驗結果分析

10.3其他工況錨杆試驗及分析

10.3.1自由錨杆安裝托盤試驗及分析 

10.3.2一端固定一端自由錨杆模擬試驗

10.3.3一端固定一端張拉錨杆模擬試驗

10.3.4錨固時張拉響應試驗及分析

10.4基於小波和分形維的各工況計算分析

10.4.1錨杆無損檢測的小波分析

10.4.2錨杆無損檢測的分形維分析

10.4.3基於小波和分形維的各工況分析

10.5基於現場基坑錨杆的動力測試

10.5.1工程概況

10.5.2工程地質條件

10.5.3現場錨杆檢測試驗分析

參考文獻

由於目前錨索與錨杆承載機制研究、錨固設計理論以及計算方法等尚不夠完善，對錨索（錨杆）錨固力學傳遞規律、錨固繫統失效模式及錨固界面本構關繫等的認識有待進一步深化，錨固理論滯後於工程實踐的問題仍十分突出。隨著錨固工程實踐的發展，尚不斷出現新的問題。因此，本書基於前人的研究成果，采用室內外試驗、理論分析、數值模擬和現場監測等綜合研究方法，對錨索與錨杆(鋼筋)錨固力學效應及測試技術進行研究，主要研究內容包括： ①錨索受拉與反轉扭矩耦合效應分析； ②拉扭耦合傳力錨索拉撥錨固段失效機制試驗分析； ③錨固鋼筋拉撥及受剪過程力學特性分析； ④錨杆低應變動力無損檢測試驗及測試分析。
本書即將出版之際，衷心感謝中國科學院院士何滿潮教授，中國工程院院士蔡美峰教授，北京科技大學王金安教授，河南理工大學鄒友峰教授、楊小林教授、劉希亮教授、丁亞紅教授、鄒正盛教授，武漢優泰公司陳向堅教授等的指導。書稿部分內容由作者指導的研究生王澤亮、王玉豪、肖懷廣、楊念旭、楊滢濤、孟祥程等進行撰寫； 書稿部分試驗得到了河南理工大學龔健副教授，伍倫貢大學曹晨博士，新南威爾士大學Paul Hagan教授、 Ismet Canbulat教授、陳建行博士、張呈國博士，莫納什大學Hossein Masoumi博士、李丹琦博士等的支持和幫助； 同時，還得到其他未列出名字的老師和同事們的大力支持和幫助，在此一並深表感謝和敬意！
本書的出版得到了國家自然科學基金面上項目（錨索受拉與反轉扭矩耦合效應及誘致錨固段失效承載機制分析，No.51774112）、國家自然科學基金面上項目（采掘擾動圍岩三維壓力拱演化特征及主動調控機制研究，No.51474188）、國家自然科學基金聯合基金項目(沁水煤田采空區場地高速鐵路路基災變機制與防控，No.U1810203)、河南理工大學重大科研成果培育項目（采動圍岩壓力拱與拱內鉸接岩梁承載機制及控制技術，No.NSFRF200202）、澳大利亞奮進研究學者項目（No.4427_2015）、煤炭安全生產與清潔高效利用省部共建協同創新中心，以及河南理工大學博士基金項目（No.B201567）的資助，在此表示感謝。
本書共10章，其中第1~6章由王樹仁撰寫，第7~10章由楊健輝和藺新艷共同撰寫。全書由王樹仁和楊健輝統稿，並負責終審。囿於時間和作者水平，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請各位專家、學者不吝批評和賜教，謝謝！
作者

2020年6月