本文關(guān)鍵詞：基于內(nèi)聚力模型的錨桿數(shù)值模擬及有效錨固長度分析

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【摘要】：錨桿與灌漿體之間的界面粘結(jié)是保證它們能夠共同工作的基礎(chǔ)。因為錨桿本身的抗拉強度很高,所以在用錨桿加固巖土體中,造成試件破壞的原因一般不是錨桿材料本身,而是因為錨桿與灌漿體界面強度不夠而導致粘結(jié)破壞,而后者是我們不希望發(fā)生的。因此錨桿和灌漿體的界面粘結(jié)問題就需要深入討論了。本文通過以錨桿拔出試驗研究為基礎(chǔ)對錨桿與灌漿體界面的粘結(jié)滑移行為進行了理論分析,建立了基于實驗數(shù)據(jù)的錨桿與灌漿體界面的雙線性粘結(jié)—滑移本構(gòu)模型,基于此模型將錨桿拔出破壞的過程分成4個階段來描述,并在此基礎(chǔ)上對各個階段進行理論分析,得出了各個階段的關(guān)于界面剪應力分布、滑移量、錨桿正應力和抗拔承載力的計算公式。本文主要研究工作及成果如下：(1)巖石錨桿的加固效果明顯且應用非常廣泛,因此對錨桿在巖體中的傳力機理、受力狀態(tài)進行研究就很有意義了。本文從三個角度分別闡述了錨桿錨固的一些研究現(xiàn)狀,分別是實驗研究,理論推導和數(shù)值模擬這三個方面的一些現(xiàn)有的研究成果,并提出本文的主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線。(2)介紹了本次數(shù)值模擬所用到的材料本構(gòu)關(guān)系,并提出了幾種在學術(shù)上和工程上用的比較多的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系,最后用實驗數(shù)據(jù)測得的錨桿上的應變數(shù)據(jù)來推導界面的局部粘結(jié)剪應力和局部粘結(jié)滑移量,獲得模擬模型所需要的粘結(jié)-滑移曲線,并由實驗數(shù)據(jù)得到了沿不同位置變化的錨桿—灌漿體界面剪應力變化規(guī)律,為數(shù)值模擬提供對比。(3)對實驗數(shù)據(jù)得到的粘結(jié)-滑移本構(gòu)曲線進行分析,得出了錨桿—灌漿體雙線性界面粘結(jié)-滑移模型,將相應參數(shù)輸入ABAQUS自帶的牽引—分離準則中,當然,筆者也通過采用位移擴展準則直接輸入實驗本構(gòu)數(shù)據(jù)得到數(shù)值模擬結(jié)果作為補充驗證,同時簡單介紹了內(nèi)聚力模型在數(shù)值模擬中的運用,在此理論基礎(chǔ)上,結(jié)合ABAQUS有限元軟件,建立了模擬錨桿和灌漿體之間粘結(jié)關(guān)系的零厚度粘結(jié)層。(4)通過已建好的數(shù)值模型對錨桿與灌漿體界面粘結(jié)破壞過程進行分析,將錨桿與灌漿體界面粘結(jié)破壞分為彈性階段、彈性-塑性階段、彈性-塑性-剝離階段、塑性-剝離階段四個部分進行。根據(jù)本文提出的界面粘結(jié)-滑移模型,對界面的粘結(jié)剪應力、滑移量、以及錨桿的正應力進行了理論推導,并由此得到了相應的解析解,從理論上說明了有效錨固長度的概念。最后通過數(shù)值模擬結(jié)果的驗證來說明本文建立的界面粘結(jié)-滑移模型可以較好地與實驗現(xiàn)象吻合,而理論推導的結(jié)果也能夠和數(shù)值模擬結(jié)果對應上就進一步證明本文對錨桿拔出過程的理論推導的意義,筆者也嘗試采用三線性本構(gòu)關(guān)系對理論推導進行進一步的討論,相信能為后續(xù)相關(guān)研究提供基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU476

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本文編號：1198811