第1章绪论
1.1选题的背景和意义
。建筑结构发生抗浮失效现象主要是由于其地下室位于地下水位以下，当水浮力大于建筑自重时就会发生抗浮失稳破坏。例如浙江省某工程一区块没有上部建筑，只有地下室，在工程完工后检测发现一0.05m板上浮，最大位移为149mm，并且在其他区块的某些.框架梁端出现贯穿性的结构裂缝;厦门大厦在地下室施工完成之后因为需要进行外墙防水的施工，因此基坑未进行回填，此后连续6天的强降水最终使得顶板产生最大217mm的竖向位移[[2].青岛某科技大厦1#楼建筑高度为66.60m，地下室面积为146，在施工过程中1#楼由于大雨影响，发现地下室负4层到负1层柱子柱脚处出现裂缝，个别柱脚混凝土己脱落，底板有大量积水
鉴于地下水浮力己经对大量建筑的施工及安全使用造成了严重影响，使得工程技术人员开始对此类问题进行研究，并提出了几项抗浮措施:
1、压载抗浮措施:这种抗浮措施比较直观，经常采用的方法有地下室顶板压载、地下室底板压载和延伸底板。归结起来都是利用覆土及结构自重来平衡水浮力的措施。其中顶板一般是固定的，所以采用顶板压载法必然会增加地下室埋深或者降低地下室层高，应用范围受限;进行底板压载时则会造成费用、工期的增加，并且加厚底板也会造成混凝土养护的困难;延伸底板是将底板延伸形成翼板并在翼板上覆土以此达到平衡水浮力的目的，但相应也会增加挖土方量。
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1.2国内外研究现状
1.2.1国内外应用现状
考虑到抗浮锚杆所具有的的各项优势，其己经被应用到国内外很多的抗浮工程中，如:
(1)英国的商登多克废水处理工程，主体工程是修建一个接近20000m的抽水井，结构处于地下砂岩段7m，考虑到地下水位较高，抗浮问题比较突出，设计人员在工程底板安装了65根预应力锚杆，单根锚杆的工作荷载为1950kN，建成之后工程没有出现抗浮质量问题[[6].
（2)前捷克斯洛伐克一个工厂的热水池底板，其抗浮措施采用预应力锚杆，锚杆直径156mm，钢筋笼由24根}7mm钢丝组成，抗浮锚杆的锚固地层为砂砾层，对单根锚杆施加1 MN的预应力，施工时需要将钻孔钻入粘土层Sm。采用爆破办法形成扩大头，然后注浆。采用钢套管对砂岩段进行永久保护，这有利于对锚杆通过底板进行防水密封处理.
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第2章岩土锚杆的工作特性
2.1岩土锚杆的定义及分类
工程上使用的岩土锚杆是使用水泥砂浆将其一端与岩土地基锚固，而另一端则与工程结构构件相连的受拉杆件，对于抗浮锚杆来说，通常的结构构件为防水板或筏板基础(如图2-1所示)。为了充分发挥锚杆的抗拔力，有时需要施加预拉应力，这样才能使其更加有效的抵抗外荷载的上拔作用，从而保证建筑物使用功能的正常发挥。
岩石锚杆和土层锚杆是抗浮锚杆的两种常用应用形式，二者在锚固机理上存在显著的差异。一般来说，土层锚杆的极限抗拔力会小于岩石锚杆，且锚固段长度会长于岩石锚杆。
预应力锚杆、非预应力锚杆的区别在于是否预先对锚杆体施加应力。预应力锚杆一般是先将锚杆锚固在下部坚硬的岩层当中，然后对上部自由段施加预拉力，这样就会对可能滑动的岩土体产生预压力，可以增大地基抗剪强度，使岩土体保持稳定。预应力锚杆和非预应力锚杆两者存在着显著差异，主要体现在受力机理、构造方式等方面。另外应根据工程实际情况决定对锚杆施加预应力的大小，通常是不宜超过钢绞线标准设计值的0.65或0.7倍。
根据受到荷载作用时锚杆传递荷载的方式不同，可以将锚杆分为压力式锚杆和拉力式锚杆。当有外部上拔荷载作用时，锚杆受拉。拉力型锚杆的荷载传递方向是由顶端(近地端)向底端传递，锚杆提供抗拔力的主要因素是依靠杆体钢筋与灌浆体(或者灌浆体与周围岩土体)接触面上的剪应力(粘结力)。压力型锚杆的荷载传递方向是由底端向顶端传递，实现方法是采用套管将杆体钢筋与灌浆体隔开，这样在受到外力时荷载会直接传递到底部特制的承载体。这种锚杆在受荷时其锚固段的灌浆体受压，不易开裂，非常适用于永久性抗浮工程中。
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第3章 抗浮锚杆极限...................26-42
3.1 岩石地基参..................... 26-27
3.2 抗浮锚杆与结构的...................... 27-41
3.2.1 布置方式对结构底................ 27-33
3.2.1.1 地下室底板的.................... 27-28
3.2.1.2 抗浮锚杆的力...................28-29
3.2.1.3 锚杆与底板的................... 29-30
3.2.1.4 有限元模型数........................30
3.2.1.5 ANSYS 有限元.............33-41
3.2.2.1 锚杆间距对结构底......................34-35
3.2.2.2 锚杆间距对锚杆..................... 35-41
3.2.2.3 有限元计...................... 41
3.3 本章小结...................... 41-42
第4章 抗浮锚杆与其他抗浮..................42-56
4.1 工程概况....................... 42
4.2 抗浮设计备..................... 42-44
4.3 考虑结构受力的...................... 44-51
4.3.1 有限元模型数据....................44-45
4.3.2 有限元计算结果...................... 45-51
4.4 考虑造价与工期.......................51-53
4.4.1 造价对比分............... 51-52
4.4.2 工期对比分析.................... 52-53
4.5 防水性能对比........ 53-54
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第6章岩土地质抗浮锚杆的有限元分析
6.1有限单元法的基本原理
目前在工程技术领域内常用的数值模拟方法有:有限单元法FEM、边界元法BEM、有限差分法FDM和离散单元法DEM等。其中，有限单元法的实用性最强并且得到了广泛的应用。
有限单元法的基本原理:使用一组组微小的单元组成所要研究问题的连续对象，并将这些单元用一定的方式进行联接。单元之间通过下一级元素一节点进行联接，也就是使用数量庞大的单元来模拟连续体;在计算过程中使用单元内假设的近似函数来表示待求函数，使用待求函数及其导数在每个单元的各个节点的数值和其插值函数来表示近似函数。从而可以把单元解等效为节点解;为了表示位移分量的计算结果，要使用对应的位移函数来适用于每个单元;并建立节点力和节点位移的关系，通过变分原理完成;最后由节点平衡条件，组成一组只含一个未知量的代数方程组，从而可以求得各节点的位移。
有限单元法的数学思想基础是分割近似原理，例如在求解不规则图形围成的面积时，我们可以采用分段以直代曲的方法来求其近似值。分割越细，结果越精确。同样地，有限单元法把连续体分割成许多小单元，这些小单元可选用简单的位移分布函数。分割的网格越细，结果越精确。因此有限单元法可以分析许多复杂的问题，只要划分的网格有足够的细度，就能得到满意的精度。
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结论
实践证明，抗浮锚杆作为一种新型有效的抗浮方式己经得到了大量工程的实际应用，抗浮锚杆的受力机理和应用特点正在越来越受到人们的关注。本次研究在结合前人研究的基础上主要进行了以下几方面工作:
(1)通过收集大量风化岩层地基条件下工程锚杆的抗拔力数据以及地基参数，结合现有规范，提出了燕山旋回花岗岩地基条件下抗浮锚杆抗拔力的计算参数，对指导工程实践具有重要意义;
(2)通过ANSYS有限元分析软件，对抗浮锚杆的布置形式和布置间距进行了研究，结果证明从受力角度来说，采用梅花状布置形式较均匀布置形式对结构底板和锚杆受力都更为有利，但在实际应用中还应注意施工快慢的影响因素;对规范中有关锚杆布置间距的条文说明进行了分析说明，认为规范中的有关规定主要是为了能够充分利用锚杆的抗拔力，避免群锚效应;
(3)对常用的五种结构抗浮方式进行了结构、造价、工期和防水性能方面的对比，结果证明采用抗浮锚杆和抗浮锚杆加覆土的两种抗浮方式表现较优，而两者在造价和工期的对比上互有优劣，在实际运用中应该结合工程客观条件进行选择;
(4)结合现场原位试验，对抗浮锚杆在砂层、土层、岩层及岩土地质条件下的受力机理进行了分析，提出了在三类单一地质条件下锚杆的有效锚杆长度在3-4m;
在岩土地质条件下抗浮锚杆在土层范围内的摩阻力贡献值较单一土层时的摩阻力值最高降低42.9%，对于工程中锚杆的抗拔力数值设计具有重要意义;
(5)通过有限元软件对原位试验结果进行了验证说明，证明了试验结果的可靠性，为大规模推广应用具有重要的借鉴意义。
参考文献（略）