考虑粘结滑移性能的锚杆砂浆界面机理研究

摘要

因施工简单且效果良好，锚杆在各类岩土工程中得到了相当广泛的应用。而广泛的应用需要相应的计算及设计理论作支撑。对于锚杆支护而言，有限元法应是一种较为理想的数值分析工具。目前，锚杆计算模型及相应的计算方法已有不少，但在关于锚杆与砂浆间相互作用方面的研究较少，对于锚杆的数值模拟分析尚存在着一些问题。
　　根据众多学者的研究，钢筋与混凝土之间的连接作用可以用弹簧来模拟，也可以使用内聚力粘结模型来模拟。同样的，锚杆与砂浆之间的连接也可以以此来进行模拟。
　　本文主要以曾镇强论文中的简谐波作用下锚杆拉拔试验为基础，进行锚杆砂浆界面的粘结-滑移性能的有限元模拟，主要内容如下:
　　1、阐析断裂能的定义，对断裂能表达式进行推导，确定了双线性内聚力模型为cohesive单元的本构模型，总结出了模型的表达式。
　　2、利用试验数据，得到了本文cohesive单元的具体本构参数，在Abaqus采用cohesive单元来模拟锚杆和砂浆间的粘结关系。
　　3、通过有限元模型计算分析，得出锚杆的应力曲线和应力变化云图，对比试验数据，证明了使用cohesive单元模拟锚杆与砂浆之间的粘结滑移关系是可行的。
　　4、对不同的锚杆锚固长度，分级加载，采用本文的粘结-滑移有限元模型，得出锚杆与砂浆界面层的极限情况，得到了界面层的剪应力变化趋势，与实际情况相符。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外研究动向及发展

1．2．1 粘结滑移的试验研究历史

1．2．2 粘结滑移关系有限元分析方法历史

1．2．3 粘结应力-粘结滑移关系的研究

1．3 本文研究的主要内容及解决的问题

第二章 锚杆与砂浆间粘结-滑移本构模型

2．1 概述

2．2 界面的断裂能参数

2．2．1 界面断裂能

2．2．2 荷载-位移关系曲线

2．3 峰值位移

2．4 锚杆砂浆粘结-滑移模型

2．5 本章小结

第三章 锚杆与砂浆界面粘结性能模拟

3．1 概述

3．2 算例概况

3．3 界面层的模拟

3．3．1 界面层的数值分析方法

3．3．2 材料属性

3．3．3 损伤准则

3．3．4 cohesive单元参数

3．4 模型的基本假定

3．5 本章小结

第四章 模型结果对比分析

4．1 锚杆承载力模拟值与实验值比较

4．2 锚杆剪应力模拟值与实验值比较

4．2．1 锚杆剪应力计算

4．2．2 锚固长度为160mm的试件结果分析

4．2．3 锚固长度为240mm的试件结果分析

4．2．4 锚固长度为280mm的试件结果分析

4．3 本章小结

第五章 不同拉拔荷载下的界面层特性

5．1 锚固为320mm的锚杆界面层特性

5．1．1 剪应力变化趋势

5．1．2 位移变化趋势

5．1．3 界面层应力云图

5．2 锚固为280mm的锚杆界面层特性

5．2．1 剪应力变化趋势

5．2．2 位移变化趋势

5．2．3 界面层应力云图

5．3 锚固为240mm的锚杆界面层特性

5．3．1 剪应力变化趋势

5．3．2 位移变化趋势

5．3．3 界面层云图

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

在学期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

声明

致谢