非均質(zhì)地基中錨桿拉拔受力變形特性分析.pdf

1、錨桿因其特有的安全性、經(jīng)濟(jì)性及穩(wěn)定性，在巖土工程領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，且前景十分廣闊。但在錨桿荷載傳遞機(jī)理及受力變形特性的研究過程中，基本上都是將錨固段周邊巖土體視為均質(zhì)體。而事實(shí)上，由于巖土體種類、形成年代、固結(jié)程度等諸多因素的影響，巖土介質(zhì)的非均勻性普遍存在，并對巖土體與錨桿相互作用具有重要的影響。因此，基于此假設(shè)所得研究成果存在一定的局限性，難以客觀反映工程實(shí)際。針對此問題，本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金(50878082)，對非均質(zhì)地基中

2、錨桿的受力變形特性進(jìn)行了較為深入地探討，主要內(nèi)容及研究成果如下:
　　(1)考慮層狀地基中錨桿所穿越土層力學(xué)性質(zhì)的差異性，結(jié)合四種簡化的錨固界面荷載傳遞模型，給出其統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達(dá)式?；诤奢d傳遞法和傳遞矩陣法，選取適合各土層的錨固界面荷載傳遞模型，導(dǎo)出了錨桿位移、軸力、剪力計(jì)算式，并討論了荷載傳遞模型、土層相對層序?qū)訝畹鼗绣^桿受力變形特性的影響。計(jì)算結(jié)果表明:土層力學(xué)性質(zhì)及其層序?qū)﹀^桿影響較大，在對層狀地基中錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，各土

3、層應(yīng)該選用適合其力學(xué)性質(zhì)的荷載傳遞模型，否則將直接影響到對錨桿承載力以及位移的準(zhǔn)確估計(jì)。
　　(2)考慮地基土體力學(xué)性質(zhì)隨深度變化特性，假定土體剪切模量、彈性極限抗剪強(qiáng)度以及抗剪強(qiáng)度殘余系數(shù)均隨深度按指數(shù)函數(shù)增大，基于剪切位移法推導(dǎo)了錨固段周邊土體處于彈、塑性階段時(shí)錨桿位移、軸力、剪應(yīng)力解析式，并將該假定推廣至層狀地基中，拓展了其應(yīng)用范圍。且基于該方法分析了地基模型參數(shù)以及錨固段彈性模量對錨桿受力變形特性的影響。結(jié)果表明:土體力學(xué)

4、性質(zhì)隨深度增大特性有利于改善錨桿工作性狀，能更加充分利用巖土體承載潛能，在計(jì)算中給予合理考慮，可更加真實(shí)地反映錨桿荷載傳遞過程。
　　(3)基于兩種形式的地基模型，分別建立了巖土體剪切模量隨深度呈冪函數(shù)增長地基中錨桿主要力學(xué)性狀的彈塑性解析式，并分析了拉拔荷載及地基模型參數(shù)對錨桿受力變形特性的影響。計(jì)算表明:兩種地基模型所對應(yīng)的剪應(yīng)力分布形式有較大差異;剪切模量隨深度變化系數(shù)對剪應(yīng)力分布也有重要影響;當(dāng)塑性區(qū)發(fā)展到一定程度，拉拔荷