力学专业综合实训报告
——锚固系统的试验模拟
班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 实训时间：
力学专业综合实训报告
——锚固系统的试验模拟
姓名: 班级:理力1001班 学号:
【摘 要】锚固技术通常指岩土锚固技术，是岩土工程领域的重要组成部分。采用岩土锚固技术，能提高岩土体的自身强度和自稳能力，大大缩小了结构物的体积，并减轻了结构物的自重，有利于施工的安全，节约了工程材料，这一技术已经成为提高岩土稳定性和解决复杂的岩土工程问题最经济最有效的方法之一。本文通过试验研究和数值分析，着重研究了锚固系统中粘结型锚杆的拉拔承载力的计算与预测。
【关键词】锚杆 水泥砂浆 钢管 拉拔试验 拉拔承载力
一、实训目的
（一）研究背景
锚固技术通常指岩土锚固技术，是岩土工程领域的重要组成部分。采用岩土锚固技术，能提高岩土体的自身强度和自稳能力，大大缩小了结构物的体积，并减轻了结构物的自重，有利于施工的安全，节约了工程材料，这一技术已经成为提高岩土稳定性和解决复杂的岩土工程问题最经济最有效的方法之一。岩土锚固已经在我国的边坡、矿井、及泵、隧道、坝体、地下工程、水库等工程建设中得到广泛的应用。随着我国基础设施，特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大，岩土锚固将展示出十分广阔的应用前景。
由于锚固技术的便捷性，自上世纪八十年代应用到混凝土工程中，称之为混凝土后锚固技术，混凝土后锚固技术从粘结式锚杆发展而来。“后锚固”是相对于预埋钢筋而言的，混凝土工程在开始阶段采取预锚固技术，但随着科技的发展，人们发现“后锚固"也完全可以达到相同的效果，并且更为方便。近年来，由于在建筑工程中遇到越来越多的建筑翻新、建筑用途的改变、或既有建筑的改扩建以及大量新建工程施工的需要，混凝土结构后锚固技术的研究和应用变得越来越重要，可以大大简化施工方法和加快工程进度，特别在对已有混凝土结构的改建、扩建、装饰工程施工中，混凝土后锚固技术越来越发挥出优越作用，体现出其优越的地位[6]。
无论是岩土锚固技术还是混凝土后锚固技术，二者在原理上是相同的，都是 - 1 -
先在岩土或已硬化的混凝土上成孔，然后用胶结材料将锚杆植入其中，通过胶结材料把锚杆杆体或岩体或者混凝土粘结起来。锚固技术出现较早，经过数十年的发展，已经具有得到广泛应用，为了指导设计和施工，各国都制定了专门的规范，表1.1是国内外关于锚固设计的规范和标准。
尽管锚固技术在工程中应用较早，但理论方面的研究却起步较晚，虽然经过众多学者数年的研究，锚固理论工作已经取得了一定的成果，但锚固体拉拔承载力的准确预测仍是一个没有统一认识的问题，也缺乏行之有效、合理的计算方法。因此，目前锚固体的承载力理论研究远远滞后于应用领域，需要进一步的试验与理论研究[1]。
- 2 -
（二）研究意义
岩土锚固是岩土工程领域的重要分支，己经在边坡、基坑、矿井、隧道、地下工程等工程建设中得到广泛应用。采用锚固技术，能充分调用和提高岩土体的自身强度和自稳能力，确保施工的安全和工程稳定，并能节约工程造价，加快施工速度，具有显著的经济效益和社会效益。按照锚杆内部拉筋与水泥浆体间传力方式的不同，可将注浆锚杆分为拉力型、压力型和剪切型3种。日前大部分工程中采用的是拉力型注浆锚杆。这类锚杆的传力方式是通过拉筋与水泥浆体以及水泥浆体与岩土体间的粘结将外力依次传递到岩土体中。对于拉力型锚杆，其承受拉力的能力，一方面取决于钢筋的截面积和抗拉强度，这容易精确地设计并满足使用要求：另一方面则取决于锚固体的抗拔承载力，锚固体的抗拔力是影响单根锚杆承载力的关键。但是由于锚杆在岩土介质中受力的复杂性，使得锚杆承载力设计一直停留在经验上。因此有必要对锚固体的拉拔承载力进行更多的试验研究，并最终建立简单实用、适应性强的锚杆抗拔力计算式。
许多学者通过对锚杆荷载传递机理的理论分析，掌握了一些较为实用的拉力型锚杆在岩土中杆体与水泥浆体间或水泥浆体与岩土体间的粘结应力分布。这些研究表明，无论是锚杆体与浆体还是浆体与岩土体间的粘结应力在锚固段上的分布是很不均匀的，而目在锚固体前端应力集中并形成峰值，然后逐渐向末端减小并趋于0。许多学者对锚杆与胶结材料之间的粘结性能进行了试验研究，得到了锚杆的直径、锚固长度、胶结材料的强度和种类等对拉拔承载力的影响。但锚固体是三项介质的协同作用结果，锚固体的拉拔承载力的研究应该综合考虑基体、胶结材料、锚杆三者之间的影响因素。对于已经存在的对锚固体拉拔承载力的理论分析模型，由于尚未得到试验数据的有力验证，它们的有效性和实用性都未得到肯定。这大大阻碍了锚固理论的应用和发展。
基于以上的问题，本文对三项介质组成的锚固体进行了拉拔试验，分析了锚固体的粘结性能和拉拔承载力的影响因素；并采用试验数据对现有的锚固理论模型进行了验证，分析了它们的应用性[2]。
二、实训内容
（一）锚杆的传力机理
1.锚杆的分类
- 3 -
锚杆根据锚固系统的不同可以分为三大类：机械锚杆，摩擦型锚杆，粘结型锚杆。图1是常见的锚固形式。而对于粘结型锚杆来说，又可按照胶结材料在承载状态下应力状态的不同，可将锚杆分为拉力型、压力型两种。
本文的研究对象是粘结型锚杆，这种锚固系统在宏观上由三种介质组成：锚杆杆体，胶结材料和基体。
2.粘结型锚杆的破坏形式
锚杆通常有四种破坏形式： (1)锚杆杆体颈缩拉断导致破坏。这种破坏形态主要是因为杆体钢筋的锚固长度太大，而基体与胶结材料界面粘结强度、杆体与胶结材料的界面粘结强度又过高。一般情况下，这种破坏形态在实际的工程中很少出现。(2)基体呈锥体破坏。这种破坏形态是由于杆体钢筋的锚固长度过小，两个界面的粘结强度足够大，而基体的劈裂强度较低，破坏时钢筋周围的基体呈锥体状破坏。(3)粘结破坏。这种破坏有两种形式，一种是在钢筋和胶结材料的界面发生粘结破坏：另一种是在胶结材料和基体的界面发生破坏，具体发生哪一种破坏形式要看哪一个界面的粘结强度更小。(4)锥体-粘结复合破坏。这种破坏的特征是在基体表面的钢筋周围发生锥体破坏，锥体以下的锚固段发生粘结滑移破坏，胶结材料随钢筋一起从混凝土中拔出[3]。
3.粘结型锚杆的拉拔力
作为受拉杆件的锚杆，其承受拉力的能力，要根据实际的破坏形式而定，如果是钢筋颈缩拉断，则取决与钢筋的截面积和抗拉强度，这是容易较精确地设计并满足使用要求的：如果是基体发生锥体破坏，其拉拔力要取决于基体的劈裂强 图1 锚固的破坏形式 - 4 -
度：如果发生粘结破坏或者复合型破坏，则主要取决于两个界面的粘结强度。界面粘结强度与许多因素有关，如钢筋的表面形状、钢筋的直径、锚固体几何形状、传力方式、锚固体与基体的粘结强度等，界面粘结强度是影响单根锚杆极限承载力的关键所在。粘结力在整个锚固长度上分布是不均匀的，它的大小是用钢筋中或者锚固体中力的变化率来衡量的，在任意两个截面之间的应力如果没有变化，粘结应力就不存在。
锚固系统中包含两个界面，根据一些学者的研究，整个锚固系统的粘结作用大致由以下几部分组成：(1)钢筋与胶结材料之间的化学胶着力：(2)钢筋与胶结材料之间的摩擦力；(3)如果钢筋表面为异形，钢筋表面粗糙产生的机械咬合作用；(4)胶结材料与基体之间的化学胶着力；(5)胶结材料与基体之间的摩擦力：
(6)胶结材料与基体间的机械咬合作用[5]。
图2 锚固系统示意图
根据图2，在锚固系统中，当锚杆杆体承受拉拔荷载时，杆体会对其周围的胶结材料产生剪切作用，随着剪切作用的增大，如果胶结材料具有足够的抗剪强
- 5 -
度，这种剪切作用会传递到基体上，也就是锚杆通过砂浆间接地对基体产生剪切作用。由此可以总结出锚固系统中力的传递路线：锚杆到胶结材料再到基体(图3)
图3 锚固系统示意图
本文主要对钢筋、胶结材料以及基体材料组成的锚固体的粘结性能以及抗拔承载力进行研究，主要内容如下：采用钢管作为基体材料，砂浆作为胶结材料，对钢筋、砂浆和钢管组成的锚固体进行拉拔试验。对钢筋与砂浆界面破坏和砂浆与钢管界面破坏的拉拔承载力和粘结机理进行了分析。并研究钢筋的表面形状、直径、锚固长度对钢筋与砂浆之间粘结性能的影响[3]。
（二）试验设计与试验方案
1.引言
混凝土后锚固技术(Post-Installed anchors)涉及到三种介质：钢筋、砂浆和混凝土。由前面的综述可知，混凝土后锚固在一定的条件下会发生界面粘结破坏，这个界面可能是钢筋-砂浆界面，也可能是砂浆-混凝土界面。要对锚固体的承载力进行计算和分析，必须要用到界面的粘结-滑移关系，参照Benmokrane的试验方法，本章以钢管作为基体，砂浆作为粘结材料，对钢筋进行了拉拔试验。得到了荷载-滑移曲线，分析了钢筋的类型、直径和锚固长度对锚固体的粘结性能的
- 6 -
影响。试验发生了两种破坏形式，即钢筋与砂浆界面的剪切破坏和砂浆与钢管界面的剪切破坏。讨论了两种破坏形式的原因，并对两种破坏形式的拉拔承载力进行了分析[4]。
2.试验概况
（1）试验材料
?钢筋
试验中采用高强预应力螺纹钢筋进行拉拔试验，采用的高强预应力钢筋有两种尺寸，分别为直径8mm和22mm，如下图。
4 直径8mm的钢筋 图
?砂浆 图5 直径22mm的钢筋
采用高强自密实砂浆作为胶结材料。其中水泥采用焦作赛白雪水泥公司生产的52．5号硅酸盐水泥；砂子采用粒径为250微米的石英砂，要进行砂浆的配比必须知道沙的含水率。
在测定沙的含水率的试验中把沙分别装入到三个铝盒中测得铝盒和沙的总质量，然后放到烘干机中进行恒温烘干三个小时，再次测定铝盒和沙的总质量，
??
然后有公式m前-m后m沙计算得到啥的含水率
其中?为沙的含水率；
m前为烘干前沙和铝盒的总质量；
m后为烘干后沙和铝盒的总质量；
沙
为实验前沙的质量。
实验数据如表1。
试验做了三组，得到三组数据取平均值的沙的含水率为3.42%。
试验用水采用洁净的自来水。在浇注拉拔试件的同时，制作了3个
100mm?100mm?100mm的标准立方体试件以确定砂浆的实际强度，这些试件与
表1 沙烘干前后的质量 2。 拉拔试件进行同条件养护。砂浆配比的材料参数如表
?钢管
表2 砂浆的配比参数
采用焦作腾鑫钢材市场选购的无缝钢管，内径为60mm，外径为70mm。 （2）试件设计与制作
根据试验目的，钢筋直径和钢筋与砂浆的锚固长度作为试验的主要参数。两种钢筋直径分别为：8mm、22mm。6种锚固长度分别为：50mm、l00mm、200mm、250mm、350mm、400mm。为了避免加载端发生局部破坏影响，拔出钢筋在加载端和自由端各有一无粘结段，无粘结段钢筋套在塑料套管中。由于固定钢筋垂直位置的需要，在试件制作之前首先制作了一塑料基座，以方便固定钢筋位置。
- 8 -
图6 试件
浇注试件前，在钢筋无粘结的部位用直径稍大于钢筋直径的表面光滑的塑料管套住，
并将塑料管两端密封，防止浇注砂浆试件时浆体流入管内，以保证钢筋与砂浆的粘结长度符合要求。如表4. （三）试件制作
1.粗钢筋按设计要求切成9根长度为570mm的试件，细钢筋切成一根570mm
- 9 -
表4 试件的明细表
的作为对比试件；钢管按设计要求切成10根460mm的试验试件；
2.其中选取粗细钢筋各一根，把赶紧表面进行打磨，然后在赶紧上均匀地贴上10个应变片，链接导线连接到应变仪上进行数据采集；
3.由于实验的用浆量较少，不适于用大型搅拌机搅拌，选择了小量制作方便的手动搅拌机，如图7。
图7 手动搅拌机
4.先把钢管固定在基座上，然后把赶紧固定在塑料基座上事先设计好的孔洞中；
5.接下来进行灌浆，在灌浆时没进行一段都必须捣实和振动以使砂浆密实；
6.在制作试件时，浇筑3个100mm*100mm*100mm的立方体试块，以便进行测试砂浆的试验强度。
（3）试验装置和测试方法
试验采用250KN电液伺服万能试验机对试件进行位移控制加载，加载速率设定为1mm/min，用IMC动态数据采集系统对数据进行采集。试验装置和数据采集系统如图所示。
- 10 -
试验采用了专门制作的加载装置，如图2.5所示。钢架的上下左右表面各由一块厚钢板做成，底部钢板设置一个直径略大于钢筋直径的孔洞以让钢筋穿过。钢架的底端的上表面中心设置圆形凹槽，以便固定圆形球铰，球铰的中心同样设置孔洞以让钢筋穿过。球铰上表面中心设置和钢管外径大小一样的圆形凹槽，以 - 11 -
便固定试件。试件倒放在球铰上，钢架的上端被试验机的上夹头夹住，试验机的下央头夹住试件加载端的钢筋。试验机的上端是固定不动的，当钢筋被夹具固定而试件随试验机下夹头向下运动时，钢筋就会被慢慢拔出。
如图所示，铁架的刚度足够大，它的变形在加载过程中可以忽略不计。支撑LVDT的铁板也有足够的变形刚度，比起钢筋的滑移量，它的纵向变形也可以忽略。
在钢筋的加载端和自由端分别安装一支DA35型高精度直流差动变压器位移传感器(LVDT，+．35ram)，LVDT如图所示。在试件加载端的钢架和自由端的钢筋上分别固定一个刚度足够大的钢片。两个LVDT分别用磁性表座固定在试验机下部以及钢架上。两支LVDT的测头分别支撑于所粘贴的两片铁片，以测量两端钢筋与砂浆之间的相对滑移量。加载端的位移是用Lb的读数减去钢筋的伸长量得到的。试验中所测得的荷载和位移信号通过IMC输入电脑，由计算机动态数据采集系统进行采集和存储。操作控制系统可以实时显示试件的荷载一时间曲线、位移一时间曲线，以及荷载一位移变化曲线，单调加载情况下，当位移达到40ram(试验机高度以及试件尺寸所限)时，停止加载。
本次实验的主要量测内容如下：
(1)加载端钢筋的拉拔力P；
(2)加载端和自由端的相对滑移SL和Sf；
- 12 -
(3)绘制拉拔力与加载端滑移P．SL曲线和拉拔力与自由端滑移P．Sf曲线[5]。
三、实验结果
四、实训心得体会
裂缝的原因混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。具体解决办法：为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。混凝土的早期养护，也很重要的，其主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。
参考文献：
[1] 张强.锚固系统应力传递规律的试验与应用.硕士学位论文.淮南:安徽理工大学,2011
[2] 陆士良,汤雷,杨新安.锚杆锚固力与锚固技术[M].化京：煤炭工业出版社,1998．
[3] 尤春安.全长粘结式锚杆受力分析[J].岩石力学工程学报.2000.(3)：339．341．
[4] 汤雷,蒋金平.锚杆支护强度[J].地下空间.1997,(2)：65.69．
[5] 王清湘,牟晓光.三种预应力钢筋粘结性能试验研究[J].大连理工大学学 - 13 -
报,2004,(6)：848．853
[6] 尤春安.锚固系统应力传递机理理论及应用研究.博士学位论文.泰安：山东科技大学,2004．
- 14 -
第二篇：毕业生技能大赛暨汇报演出的实训报告
无论多久的时光终会逝去，天下无不散之宴席，于是，在20xx年我们便开始为这场终会散去的宴席着手准备，因为这应该是最后一次，想要留下些些美好。
20xx年9月15日，为期四周的实训就这样顺其自然的开始了。
第一周，我们先了解实训目的、主题，并将先前大致准备的策划书继续完善的更好。接下来，将6个小组汇报的策划方案进行“取其精华，去其糟粕”，合理的杂糅，只为了最后能够更好的展示文秘的风采。除此之外，还进行了节目的PK，选出较为适合的节目，继续练习、准备参赛，并将原先的小组根据个人的特长重新分为3个小组，以便更好的合作。最后将具体的任务落实到人，这样一来就能够更好的准备节目、策划。
第二周，将各组要参与的技能赛项目及整体的赛程、节目进行不断的彩排；将各组牵涉到的文稿撰写、修改完成；确定小组口号、团队名称，完成参赛小组视频拍摄；将小组需要用到的道具、服装准备完善。
第三周，因为国庆假期的缘故，我们不得不将“技能大赛暨汇报演出”提前到这一周的初始。在这次演出中，我主要参与了小品《老干妈》并扮演了“李大侠”这一角色，以及参与了第三环节第一模块（是非题）的赛程，演出较为圆满的结束。之后，我们自行完成“技能大赛暨汇报演出”的总结——叙述了关于这次大赛的感受及一些问题。并将先前的策划书及一些文稿再次修改完善、上交。
第四周，我们进行了“毕业生跟踪调查”这一项目——为了更好的了解本校毕业生的就业现状及更好的为自己将来的毕业走向做好基本了解及心里准备。我主要参与的项目为“人才市场的实地了解”及“毕业生电话调访”。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”为了更好的了解现时期人力资源市场的状况，熟知人力资源管理招聘的一般流程，我们小组对昆明人才市场进行了实地调查。本次调查主要以实地调查，采访、发放问卷和对企业招聘者的简单交谈为主，以网络调查为辅，了解求职应聘的具体流程安排以及企业对应聘者的一些具体要求，为以后的实习做好准备。
可能是星期五，人并没有想象中的多。每家企业门前都悬挂着招聘说明，上面介绍了公司简介，公司所要招聘的岗位和相应的任职学历要求，以及大概的待遇情况。应聘者们手上都拿着简历。往往都是一簇一簇的围绕在企业摊位门口，认真阅读了解企业的状况。遇到适合的企业，就跟企业的招聘人员进行一对一的
初步面试，并填写一张个人信息表。这就完成了初步的招聘面试。
企业对应聘者最看重的素质依次是：
工作经验（80％）、专业技能（80％）、工作态度（70％）、教育背景（48％）、忠诚度（46％）、职业道德（34％）、年龄（20％）、性别（8％）。
在各大企业在招聘的同时也给毕业大学生提出了许多的建议，要求我们在思想上：遵守校纪校规，做到为人正直，稳定，谦虚。并且要拥有事业心、进取心强，能够设身处地为他人着想，热爱集体。要多到一个具有良好专业技术水平又有高尚职业道德的优秀员工，爱岗敬业、诚实守信、遵纪守法、奉献社会。在学习上：拥有明确的目标，刻苦勤奋，成绩优良，学好专业课的同时高度重视基础课程和课外的学习，做到自我的全面发展，培养出合理的知识结构，并且要注意提高独立思考的能力和解决问题与学习的能力。
大学经历过很多次实训，而这次真的是最后一次实训，这次实训相比于之前其他的实训更好的将我们大学期间所学的知识技能柔和在一起，并且给了我们机会去展示一些个人的才能——除了文秘技能之外，属于我们本身的才能。
无论青春有无逝去、梦想有无改变，我想，属于我们的“时代”才刚刚开始，实训是大学的结束，也是未来的开始，放手——人生正精彩！