浮力作用下底板-GFRP抗浮錨桿體系數(shù)值模擬.pdf

1、GFRP抗浮錨桿包括基礎(chǔ)底板中的外錨固段和巖土體中的內(nèi)錨固段，實(shí)際上是一種新型的復(fù)合材料抗浮錨桿體系。與鋼筋抗浮錨桿體系相比，GFRP抗浮錨桿本身的彈性模量和抗剪強(qiáng)度低，兩者的應(yīng)力分布必有不同。GFRP抗浮錨桿在受到浮力作用時(shí)的機(jī)理有待進(jìn)一步的研究和對(duì)比分析。本文通過(guò)Abaqus軟件進(jìn)行了一系列數(shù)值模擬計(jì)算與對(duì)比分析，進(jìn)一步揭示了GFRP抗浮錨桿體系的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。主要工作和研究如下：
　　1、通過(guò)建立空間軸對(duì)稱模型，對(duì)不同長(zhǎng)

2、度（420 mm和840 mm）的直筋錨固于混凝土底板的GFRP抗浮錨桿進(jìn)行數(shù)值分析，研究了GFRP錨桿在混凝土底板中的應(yīng)力分布規(guī)律，并將模擬的粘結(jié)-滑移結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。分析結(jié)果表明:
　　(1)在低水平荷載下，桿體軸應(yīng)力服從負(fù)指數(shù)分布，且軸應(yīng)力隨荷載的增加而變大;在高水平荷載下，最大軸應(yīng)力范圍有擴(kuò)大的趨勢(shì)。
　　(2)錨桿剪應(yīng)力在較低水平荷載時(shí)，服從負(fù)指數(shù)分布;隨著荷載增加，剪應(yīng)力出現(xiàn)峰值，且不斷增大并向深處移動(dòng)，

3、且桿端一側(cè)剪應(yīng)力有逐漸變小的趨勢(shì)。
　　2、對(duì)于GFRP抗浮錨桿錨固于中風(fēng)化花崗巖中的特性，基于已有的現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)，建立了不同錨固長(zhǎng)度（3m和5m）的空間軸對(duì)稱模型，并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到了兩種錨固長(zhǎng)度下的GFRP錨桿的應(yīng)力分布規(guī)律、錨固砂漿的應(yīng)力分布，以及對(duì)周圍巖體的影響，總結(jié)分析了其規(guī)律和特征，并將兩種錨固長(zhǎng)度的GFRP抗浮錨桿進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)一步揭示了內(nèi)錨固段的錨固特性。分析結(jié)果表明:
　　(1)軸應(yīng)力沿深度方向不斷減小

4、，隨著荷載增加，軸應(yīng)力增加，且隨深度增加，幅度減小;剪應(yīng)力峰值隨荷載增加而增大，且逐漸向深處移動(dòng)。
　　(2)同等荷載水平下，錨固長(zhǎng)度越大，軸應(yīng)力傳遞深度越小;錨固長(zhǎng)度越小，剪應(yīng)力峰值越大，且離孔口越近。
　　3、基于已有現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)直徑為28 mm、錨固長(zhǎng)度為3m的鋼筋抗浮錨桿進(jìn)行數(shù)值模擬，得到其錨固于中風(fēng)化花崗巖中的錨桿應(yīng)力分布規(guī)律、錨固砂漿的應(yīng)力分布，以及對(duì)周圍巖體的影響，并將其與相同直徑和錨固長(zhǎng)度的GFRP

5、抗浮錨桿進(jìn)行對(duì)比分析，揭示出了兩種材料錨桿應(yīng)力分布規(guī)律的異同，以及錨桿剛度對(duì)應(yīng)力分布的影響。分析結(jié)果表明:
　　(1)相同條件下，錨固長(zhǎng)度為3m的同等直徑的鋼筋與GFRP抗浮錨桿的軸應(yīng)力和剪應(yīng)力分布呈現(xiàn)出近似一致的規(guī)律。
　　(2)同等條件下，錨桿的彈性模量越大，軸應(yīng)力應(yīng)力傳遞深度越大，剪應(yīng)力峰值越小，應(yīng)力分布越均勻。
　　4、首次對(duì)底板-GFRP抗浮錨桿體系進(jìn)行整體的數(shù)值模擬，建立了空間軸對(duì)稱有限元模型，并對(duì)混凝土底