全长粘结式锚杆的受力分析

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1、第!"卷第#期岩石力学与工程学报!"$#%&##"’#(!)***年+月,-./0102345/673893:;<0:-6/.:16/=>/?./005./?<6AB)***@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@全长粘结式锚杆的受力分析尤春安$山东矿业学院土木系泰安)C!*!"%摘要利用DEFGHEF问题的位移解导出全长粘结式锚杆受力的弹性解B讨论了这种锚杆的受力特征及其影响因数B为锚杆的设计与计算提供

2、了一种理论依据I关键词全长粘结式锚杆B弹性解B受力特征B影响因数分类号JK#+#LMN文献标识码O文章编号!***PN"!+$)***%*#P*##"P*#Q前言锚杆锚固作为岩土工程的一种主要技术正得到日益广泛地应用B锚杆的单体承载能力也不断地加大和提高I但是B由于锚杆在岩土介质受力的复杂性B使得锚固技术设计和计算理论的发展比较缓慢B许多工程问题的设计和计算仍然停留在经验上B或者作了一些过于粗糙的假设$如假设锚杆与粘结材料之间的剪应力沿锚杆体均匀分布等的受力特征I国内外岩土工程工作者作了大量的研究B

3、如采用数值分析方法R相似模拟试验和现场原位实测等S!B)TB获得大量的资料和数据B这些工作为分析和了解全长图!DEFGHEF解的计算简图粘结式锚杆的受力特征起了积极的作用IZE[M!]^_‘abcDEFGHEFdeebHf_EbF本文基于DEFGHEF问题的位移解B推导出全长粘结式锚杆沿杆体所受的剪切力分布的弹性解B并分V$!Li%#l(i析了全长粘结式锚杆的受力特征极其影响因素B为gh9Ljk>$!li%S!全长粘结式锚杆的力学分析和设计计算提供了理论))j$!li%l$#l(i%$Yl:%L#

4、L依据I9)9!))$#l(i%$YL:%l):YN:Y$YL:%#L+$!%9)9)TU全长粘结式锚杆沿杆体剪力分布的式中&>Bi分别为岩体的弹性模量和泊松比m理论解)))9!hnXLAL$Yl:%m)))9)hnXLAL$YL:%I考虑全长粘结式锚杆埋入岩体中B其端头受拉在孔口处BXhAhYh*B则式$!%可简化为拔力的情况B假设岩体与粘结材料为性质相同的弹V$!Li%$#l)i%性材料或粘结材料较薄I锚杆所作用的岩体可视为gh$)%)k>:半无限平面B在平面半空间内部深度为:处作用一集假设埋入

5、岩体中的锚杆为半无限长$后面将可看中力V$如图!所示%B在W$XBABY%处的垂直位移可出对于弹性体这一假设是合理的%B锚杆与粘结材料由DEFGHEF的位移解S#T确定&之间的变形是处于弹性状态B则在孔口处B岩体的位!""j年!!月"日收到初稿B!"""年#月!j日收到修改稿I作者尤春安万方数据简介&男B(+岁B!"j)年毕业于山东矿业学院矿建系矿建专业B现主要从事岩土力学与支护方面的教学和科研工作Ip&<$p岩石力学与工程学报($$$年移值与锚杆杆体的总伸长量相等!##%&’()*+-1"/.0"

6、%5’(6+"-/.*/.%&*(,.234$$通过简化7上式可化为二阶变系数齐次常微分方程!-89:.-;9(:-0$%<*式中!+为锚杆杆体半径=<6,:0=%&’()*234,为岩体的剪切模量=23为锚杆杆体的弹性模量=4为锚杆杆体的截面积=-为锚杆杆体所受的剪应力>微分方程%<*通过适当的变换7可获得韦伯方图(全长粘结式锚杆应力分布曲线程?<@Z[M(]^XF__‘aXbF_cd3efcgghXca^F/3i‘fcX7然后求解7并利用边界条件.A#7-0$最后可得锚杆所受的剪应力沿杆体分

7、布为B11(-0E.FGH’E.%I*6+C(DC(D12式中!E0(%*=%19)*%&’()*+23B为锚杆端头所受的拉拔力>将上式进行积分7可获得锚杆轴力沿锚杆杆体分布为图&孔口单元的剪应力1(J0BFGHC’(E.D%K*Z[M&]fF3X[i_^XF__3^cX[d[‘FFgFRFi^及实验结果基本一致>L全长粘结式锚杆的受力分析%&*最大剪应力具有数值大7并靠近于孔口的特点>在上例中7最大剪应力发生在.01$$RR处7其数值达-因此当锚杆拉拔力达到作为算例7考虑锚杆杆体和岩体的弹性模

8、量分R3G0TMjTOP37别为2IOP3720IN1$&OP37)0一定值时7在孔口附近的剪应力首先超过粘结材料30(M1N1$弹性极限而进入塑性流动状态>$M&7锚杆直径Q0(IRR7设锚杆的拉拔力B0%<*在弹性状态下7锚杆所受的剪应力范围较11SMTUV7则锚杆杆体所受的剪应力分布为(小7在上例中7当.0I$$RR时7剪应力几乎等于-01这一长度远远大于普通锚杆长度7因此7前面假锚杆杆体内的轴力分布为(设锚杆为无限长在一般情