■馬杰

（陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院陜西西安710065）

預(yù)應(yīng)力壓力型錨索剪應(yīng)力有限元分析研究

■馬杰

（陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院陜西西安710065）

本文對預(yù)應(yīng)力錨索采用有限元方法進行研究，對在此工程中主要用到的錨索類型壓力型錨索的作用機理進行數(shù)值模擬分析；研究其錨固體上剪應(yīng)力分布的特征就可以得出壓力型錨索的受力情況。

壓力型預(yù)應(yīng)力錨索剪應(yīng)力有限元

1 緒論[1]

壓力型錨索取代傳統(tǒng)的拉力型錨索是預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)發(fā)展的趨勢。目前在各類邊坡治理，地下工程及深基坑支護等工程中最常用的新型錨索結(jié)構(gòu)形式為壓力分散型。

預(yù)應(yīng)力荷載變化的規(guī)律一直是國內(nèi)外工程界關(guān)注的焦點，本文對預(yù)應(yīng)力壓力型錨索剪應(yīng)力進行有限元方法研究得出壓力型錨索的受力情況。

2 預(yù)應(yīng)力錨索壓力型受力的有限元模擬[2]-[4]

利用ansys10.0有限元軟件進行模擬和分析壓力集中型錨索受力特征。文中采用在兩個端節(jié)點上施加一對相向的集中力模擬預(yù)應(yīng)力，預(yù)錨力的傳遞規(guī)律采用三維實體單元和面-面接觸關(guān)系來模擬錨索與膠結(jié)體之間的傳力和滑移特性。(有限元網(wǎng)格劃分圖見圖1—圖3;有限元模型尺寸見表1，材料的力學(xué)參數(shù)見表2。

表1 有限元模型尺寸

表2 材料力學(xué)參數(shù)

圖1 錨索整體網(wǎng)格劃分圖

圖2 錨索局部網(wǎng)格劃分圖

圖3 摩擦單元接觸關(guān)系圖

圖4 錨索整體剪應(yīng)力云圖

3 預(yù)應(yīng)力錨索壓力型受力的有限元分析

圖5 預(yù)應(yīng)力300KN剪應(yīng)力條形圖

圖6 預(yù)應(yīng)力600KN剪應(yīng)力條形圖

圖7 預(yù)應(yīng)力900KN剪應(yīng)力條形圖

模型剪應(yīng)力圖分析：

在預(yù)應(yīng)力作用下，模型的剪應(yīng)力圖如圖4—5。

從圖4可以看出，在內(nèi)錨固段的兩個端部分別出現(xiàn)了壓應(yīng)力集中和拉應(yīng)力集中現(xiàn)象，在內(nèi)錨固段中前部為拉壓應(yīng)力交界區(qū)。在自由段末端為壓應(yīng)力區(qū)。拉應(yīng)力僅僅只影響內(nèi)錨固段，即土體下滑力都由錨固段承擔(dān)，最大的拉應(yīng)力值出現(xiàn)在內(nèi)錨固段后端附近。從圖5—7可以看出，逐漸增大預(yù)應(yīng)力，則錨固段表面的剪應(yīng)力越大，但如果預(yù)張拉力過大時，則可能會發(fā)生灌漿體與巖體表面的破壞或灌漿體與錨索表面的破壞，因而內(nèi)錨固段上破壞的長度也越長。最后通過有限元的后處理工具，對土體應(yīng)力進行追蹤分析，錨索張拉在錨墩周邊巖體中形成了一定范圍的壓應(yīng)力區(qū)，壓應(yīng)力在錨索中心處范圍最大，沿徑向逐漸減??；壓應(yīng)力區(qū)的存在對于邊坡工程中開挖卸荷引起的松動區(qū)有較大的改善作用，說明加錨后改善了巖體的應(yīng)力狀態(tài)，錨固效果是明顯的。

[1]劉玉堂，翟金明.常用預(yù)應(yīng)力錨索的結(jié)構(gòu)和特點 [J],.預(yù)應(yīng)力技術(shù),2005.

[2]中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會巖石錨固與注漿技術(shù)專業(yè)委1會.錨固與注漿技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社，1995.

[3]李聚金，蔣楚生.預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在滑坡治理中的應(yīng)用 [A].滑坡文集編委會主編.滑坡文集 (第十一集)[C].北京：中國鐵道出版社，1994.

[4]張發(fā)明，陳祖煌，劉寧，趙維炳.確定預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化方法 [J].預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2005.

TU757[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-168-2