全長粘結式錨桿受力特性以及數值仿真試驗研究.pdf

1、錨桿是巖土工程中重要的支護構件。但由于錨固工程本身的復雜性和多樣性，導致目前錨固機制、設計理論以及計算方法都不夠完善。明確錨固力學傳遞規(guī)律、建立準確的界面應力分布理論模型以及采用合理的數值計算方法都是進行錨桿錨固研究的關鍵。本文在現有試驗、理論的基礎上，針對各種荷載作用和各種工程工況，對全長粘結式錨桿的受力特性、錨固界面力學模型以及數值模擬計算等方面展開研究工作。 分析單根全長粘結式錨桿在張拉荷載作用下的受力狀態(tài)，根據已有試驗得

2、到的錨固界面應力分布曲線和相關結論，用比較簡單的數學表達式對復雜的剪應力分布情況進行描述，建立均質巖體錨桿應力分布理論模型和節(jié)理巖體錨桿支護理論模型。同時鑒于目前數值模擬計算中存在的問題，推導考慮錨桿與灌漿體之間剪切破壞作用的三維錨桿有限元計算程序，并借助Fortran編程語言得以實現，最后進行程序驗證和拉拔試驗數值模擬計算。結果表明，當拉拔荷載較小時，錨固界面沒有解耦發(fā)生，桿端軸力最大，大小等于作用的拉拔力，隨后軸力沿桿長呈“近似負指

3、數”分布；隨著拉拔荷載的增加，桿體前端界面出現解耦，解耦段的軸力恒等于峰值拉拔力，未解耦段的軸力依然服從“近似負指數”分布；當達到極限抗拉拔力時，錨桿前端界面解耦段長度的數值模擬結果與實測結果基本吻合。 推導并驗證剪切荷載作用下錨桿加固節(jié)理巖體系統的兩種破壞理論模型。同時借助三維有限元計算，嘗試采用新型數值計算模型來模擬全長粘結式錨桿以及錨桿與灌漿體之間的相互作用，進一步揭示某些錨固參數對錨桿加固效果的影響。得出以下結論：錨桿傾

4、斜安裝可以有效減小剪切位移、緩解錨固體系中應力的增加，最終提高節(jié)理巖體整體抗剪強度；當圍巖抗壓強度較小時，錨固系統最終發(fā)生拉彎破壞。 采用合理的錨固體-巖土體界面力學模型來模擬錨固體與灌漿體之間的相互作用。結果表明，錨固段從加載到破壞分為彈性變形階段、滑移變形階段和脫粘滑動階段，每一階段應力的分布特征和演化規(guī)律都與理論分析結果一致；不同桿長的錨桿達到極限拉拔荷載時，其軸向應力分布、錨固界面剪應力分布非常相似，且界面應力主要分布在