錨筋與混凝土粘結(jié)錨固問題的數(shù)值模擬研究.pdf

1、錨固技術(shù)是通過埋設(shè)在土層中或巖石中的錨桿，將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊地鎖在一起，依賴錨桿與周圍地層的剪應(yīng)力傳遞結(jié)構(gòu)的拉力或使地層自身得到加固，以保持結(jié)構(gòu)物和巖體的穩(wěn)定。在巖體工程中采用錨固技術(shù)，能夠提高巖體自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、節(jié)約工程材料、縮小結(jié)構(gòu)物的尺寸和減輕構(gòu)件自重。錨固技術(shù)已經(jīng)成為提高巖體工程穩(wěn)定性和解決復(fù)雜的巖體工程問題的有效方法之一。隨著錨固技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，考慮到問題的相似性，廣大工程技術(shù)人員將巖土工程錨固技術(shù)應(yīng)用到混

2、凝土結(jié)構(gòu)中，從而使得混凝土后錨固技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。
　　本文采用數(shù)值模擬的分析方法研究錨筋、砂漿、混凝土三相介質(zhì)界面粘結(jié)問題。利用ANSYS有限元計(jì)算軟件，對由錨筋、粘結(jié)材料、混凝土三種材料組成的復(fù)合體以及復(fù)合體中不同材料間的界面選取并使用合適的力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算分析。本文選取了一系列不同粘結(jié)界面本構(gòu)關(guān)系、粘結(jié)層厚度和混凝土外圍尺寸的模型進(jìn)行計(jì)算，研究這些因素對錨固體系統(tǒng)起裂荷載、極限荷載、粘結(jié)應(yīng)力分布的影響，并與已有的解析結(jié)果

3、進(jìn)行對比分析。主要研究成果如下:
　　(1)基于ANSYS有限元軟件建立了一種由界面粘結(jié)滑移破壞控制的錨筋-砂漿-混凝土三相介質(zhì)錨固體中的極限抗拔力。通過對算例的計(jì)算結(jié)果分析表明，本文所建立的模型能夠比較準(zhǔn)確的反應(yīng)錨固系統(tǒng)的受力特性。
　　(2)通過控制模型幾何尺寸相同的情況下，根據(jù)第一組算例改變錨固系統(tǒng)中粘結(jié)界面的本構(gòu)關(guān)系，通過計(jì)算結(jié)果表明，錨固系統(tǒng)起裂荷載的大小隨粘結(jié)界面剪切剛度的增大而降低，極限荷載、臨界裂縫長度的大小

4、隨界面斷裂能的增大而增加。
　　(3)通過控制粘結(jié)界面本構(gòu)關(guān)系相同的情況下，根據(jù)第二組算例即保持錨桿直徑與混凝土外圍尺寸不變，變化開孔直徑（或粘結(jié)層厚度），通過計(jì)算結(jié)果表明，錨固系統(tǒng)的起裂荷載隨粘結(jié)層厚度的增加略有降低，極限荷載基本不變。
　　(4)通過控制粘結(jié)界面本構(gòu)關(guān)系相同的情況下，根據(jù)第三組算例即保持錨桿直徑與粘結(jié)層厚度不變，變化混凝土外圍尺寸，通過計(jì)算結(jié)果表明，起裂荷載與極限荷載均保持不變。
　　(5)將數(shù)值模