基于声发射的桩身预应力抗滑桩破坏过程试验研究

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长久以来,抗滑桩被广泛应用于治理各类滑坡灾害或岩土体边坡加固工程中,但在传统抗滑桩的应用过程中,存在着如施工场地狭窄、大尺寸抗滑桩施工难度大、抗滑桩过早开裂变形导致防护能力下降等不足之处。对于以上存在的几项不足,本文介绍的桩身预应力抗滑桩通过将传统抗滑桩与预应力技术相结合的方式,在一定程度上将其解决。为探究桩身预应力抗滑桩这种新形式抗滑支挡结构的受力破坏过程中的声发射特性,研究其受荷后结构本身的受力特性、损伤开展状况以及由预应力导致的承载特性变化。本论文结合声发射技术设计并进行了桩身预应力抗滑桩室内模型试验,对支座处为固定端连接这种特定工况下的桩身预应力抗滑桩试件进行了研究,主要通过声发射现象划分其破坏阶段以及对损伤进程进行分析。主要工作及成果如下:(1)设计并进行了桩身预应力抗滑桩室内物理模拟试验,模拟工况为抗滑桩端部固定,在试验过程中采集了相应的声发射信号,其中试件设计主要依据截面尺寸、预应力度两大变量进行,预应力张拉采用后张法进行。(2)结合实验采集到的信号数据,对声发射振铃计数与能量进行分析,依据二者在试验过程中的变化特点,结合试验现场观测记录,对试件的破坏过程对比混凝土试件的破坏进行阶段划分,将试件的破坏过程划分为四大阶段,即内部微裂纹萌生阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹贯通阶段以及破坏阶段。对采集到的声发射信号进行快速傅里叶变换,分析试件破坏每个阶段的波形特征,划分整个过程中波形的变化状况,大体呈现低频、中频、高低频共存、中频的分布模式,将得出的结论与通过振铃计数和能量变化划分的阶段进行对比,结果显示二者划分的阶段具有一致性。(3)再结合已划分的破坏阶段,提取每个阶段的荷载最大值,按照截面尺寸、预应力度对四组试件分组分析,对比分析不同尺寸、施加预应力与否、不同预应力度的试件破坏特性,得出了不同组试件之间的抗裂性差异与预应力对承载性能的提升程度。(4)计算试件各加载阶段的声发射b值,然后通过改进算法得到相应的声发射(7值,对试件破坏过程进行定性分析,由于声发射(7值可表征破坏过程中的微裂缝开展状况,整个过程为初期下降、第二阶段上升、第三阶段下降、最后阶段上升,所以依据其数值的变化分析得到随着荷载的施加试件内部裂缝的开展情况,描述整个破坏过程,以此对试件破坏过程进行定性分析。(5)基于损伤进度理论推导出损伤变量的计算方法,以此对试件破坏过程进行定量分析。计算出具体的损伤变量值以后,结合现场照片描述了不同损伤累计值下的试件特性,以损伤变量值对试件的破坏阶段进行了数值上的划分,分别以0.25、0.6、0.8三个损伤变量值更加准确的划分了破坏阶段。对试件进行分组对比,在同等荷载状况下损伤变量值的差异,以此分析施加预应力以后试件损伤抗性的改变。
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