预应力锚索地梁内力计算方法及荷载传递规律的理论研究

摘要

为探索预应力锚索地梁内力计算方法及其荷载传递的规律以便能更好的指导设计，本文采用理论分析、现场实验以及数值模拟等多种手段和方法，对预应力锚索地梁内力计算方法以及锚索预应力通过地梁在被加固岩土体中的传递过程进行了系统的分析和研究。其主要工作与特点包括以下几个方面： 1．本文利用弹性地基上的双参数地基模型理论对传统的地梁内力计算方法进行了修正，并结合结构力学中梁的挠曲线微分方程推导出梁任意截面挠度、转角、弯矩和剪力计算公式的表达式，为地梁结构设计以及进一步研究锚索预应力的力学分布规律提供了理论基础。 2．通过利用弹性力学的空间半无限体理论以及推导求出的理论结果，对预应力锚索地梁加载后荷载在岩土体中的传递规律进行了分析研究，推导出了被加固岩土体中任意一点应力及位移分布的表达式，并作出图形得到其分布规律，为地梁间距的设计方法提供了依据。 3．通过现场实验对被加固岩土体中应变进行了监测，并把监测结果与理论计算值进行了对比分析，论证了预应力锚索地梁力学分布规律理论分析结果的可靠性。 4．利用大型有限元分析软件ANSYS对预应力锚索地梁力学分布规律进行数值模拟分析，进一步论证了预应力锚索地梁力学分布规律理论分析结果的可靠性。 5．利用理论分析结果对传统地梁内力计算方法以及地梁间距设计计算方法进行了修正，提出了一种关于地梁结构设计、地梁间距设计以及应力松弛区加固设计计算的新方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2预应力锚索地梁概述

1.2.1预应力锚索

1.2.2预应力锚索与地基梁组合结构

1.3现有的预应力锚索地梁内力计算理论

1.4预应力锚索地梁荷载传递规律的研究现状

1.5预应力锚索荷载传递规律研究中存在的问题

1.6本文研究的主要内容

第二章预应力锚索地梁内力计算方法的研究

2.1常用的几种线弹性模型

2.1.1温克尔(E.Winkler)模型

2.1.2弹性连续介质模型

2.1.3双参数地基模型

2.2温克尔(Winkler)弹性地基上预应力锚索地梁内力的计算方法

2.3预应力锚索地梁内力计算公式的推导

2.3.1梁的基本方程

2.3.2双参数弹性地基上有限长梁内力计算公式的推导

2.4双参数地基模型中各参数的确定

2.5工程实例分析

2.6本章小结

第三章预应力锚索地梁荷载传递规律的理论研究

3.1预应力锚索地梁荷载传递规律研究的理论基础

3.1.1弹性力学的位移通解

3.1.2空间半无限体表面受法向集中力作用的位移及应力的解

3.1.3圣维南原理

3.2地表受非均布线形荷载时地基中应力计算公式的推导

3.3算例

3.4本章小结

第四章预应力锚索地梁荷载传递规律的现场实验研究

4.1前言

4.2试验内容

4.3岩石力学室内实验

4.3.1单轴压缩变形试验

4.3.2直剪试验

4.4预应力锚索地梁荷载在岩土体中传递规律的现场试验研究

4.4.1试验边坡地质概况

4.4.2试验仪器及测点埋设概况

4.4.3试验原始记录数据

4.4.4试验数据分析与结论

4.5本章小结

第五章预应力锚索地梁荷载传递规律的有限元分析

5.1预应力锚索内锚固段荷载传递规律的数值模拟分析

5.1.1模型的选择

5.1.2单元的选择及描述

5.2预应力锚索地梁数值模型的建立

5.3分析求解

5.3.1数值模拟结果分析

5.3.2预应力锚索地梁数值模拟分析结果评述

5.4本章小结

第六章关于预应力锚索地梁设计计算方法的探讨

6.1预应力锚索合理锚固段长度的设计计算方法

6.1.1锚固段长度计算的分析准则

6.1.2注浆体与岩土体界面的抗剪强度

6.1.3锚固段设计长度的确定

6.2地梁内力计算与配筋

6.2.1地梁内力计算与配筋

6.2.2 工程实例计算

6.3预应力锚索地梁设计间距的计算方法

6.4预应力锚索应力松弛区的加固计算

6.5本章小结

第七章结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果