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原文传递 一种GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法
专利名称: 一种GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法
摘要: 本发明属岩土工程技术领域,涉及一种GFRP抗浮锚杆杆体‑锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法,先采用GFRP抗浮锚杆拉拔试验装置对GFRP抗浮锚杆的现场拉拔破坏性试验,获得GFRP抗浮锚杆的粘结力、锚杆杆体位移与锚固体位移数据,然后建立GFRP抗浮锚杆杆体‑锚固体界面摩阻力与结合力沿锚固深度分布函数模型,从细观角度将粘结力分为结合力与摩阻力两部分,利用线弹性理论分析法将锚杆视为弹性体,推导出较为接近实际情况的杆体‑锚固体界面摩阻力分布函数,为探究锚杆有效锚固长度,分析摩阻力工作机制提供理论基础;可直观描述不同材料特性下锚杆杆体‑锚固体界面的结合力作用规律,具有较广泛的适用性。
专利类型: 发明专利
国家地区组织代码: 山东;37
申请人: 青岛理工大学
发明人: 张明义;白晓宇;匡政;张亚妹
专利状态: 有效
发布日期: 2019-01-01T00:00:00+0800
申请号: CN201810524744.1
公开号: CN108729477A
代理机构: 青岛高晓专利事务所(普通合伙) 37104
代理人: 黄晓敏;于正河
分类号: E02D33/00(2006.01)I;E;E02;E02D;E02D33;E02D33/00
申请人地址: 266061 山东省青岛市市北区抚顺路11号
主权项: 1.一种GFRP抗浮锚杆杆体‑锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法,其特征在于具体过程为:步骤一:采用GFRP抗浮锚杆拉拔试验装置对GFRP抗浮锚杆的现场拉拔破坏性试验,获得GFRP抗浮锚杆的粘结力、锚杆杆体位移与锚固体位移数据;步骤二:建立GFRP抗浮锚杆杆体‑锚固体界面摩阻力与结合力沿锚固深度分布函数模型,具体过程如下:过程1:假设GFRP抗浮锚杆为弹性体,基于线弹性理论,建立GFRP抗浮锚杆的受力模型,将抗浮锚杆视为独立弹性体,地上自由段受拉拔荷载作用,并在地下锚固段与锚固体接触面产生摩阻力,取锚杆中某一深度处的单元体为研究对象,其上表面受此深度轴力作用,下表面受此深度轴力与轴力经过此单元体的变化量的合力,四周则受其与锚固体接触面在此深度的摩阻力,在受力模型中,P、p(x)分别代表锚杆承受的拉拔荷载以及深度x处单元体的轴力,τ、τ(x)分别代表锚杆平均摩阻力以及深度x处单元体的摩阻力,dSae(x)代表深度x处单元体的弹性变形量,Sae(x)为深度x处锚杆杆体的变形量;过程2:对于单元体,根据静力平衡条件得:dp(x)=‑2πrτ(x)dx(1),式中,r为GFRP抗浮锚杆杆体半径,dx为单元体长度,dp(x)为轴力传递通过单元体后的变化量;过程3:由胡克定律,单元体在拉力作用下弹性变形与轴力的关系为:式中,E为GFRP锚杆杆体的弹性模量;过程4:对式(2)求导后将式(1)代入其中,得到Sae(x)与τ(x)之间的微分方程:过程5:通过广义胡克定律中对于材料轴力与弹性位移关系的描述得:P(x)=‑k·Sae(x)(4),忽略结合力的作用,即假设GFRP抗浮锚杆抗拔力全部由摩阻力提供,则式(4)可改写为式中,La为锚杆锚固长度;k为锚杆材料的劲度系数,式中Sr为锚杆端部总位移,Sb为锚固体总位移,二者之差为锚杆杆体弹性伸长量;将式(6)代入式(5)得:过程6:将式(7)代入式(3)后,得到关于Sae(x)的二阶常系数齐次线性微分方程:为简化计算,令故式(8)可化简为:过程7:由边界条件[x=0,p(x)=P];[x=La,p(x)=0]求解式(10)得到:过程8:将式(11)代入式(3)便可得到锚杆摩阻力沿锚固深度的分布函数:过程9:根据实测杆体‑锚固体界面粘结力数据以及由式(12)计算得到的摩阻力沿深度分布函数,得结合力的分布函数为:Fc(x)=T(x)‑τ(x)(13)式中,T(x)为深度为x单元体对应的粘结力,Fc(x)为其对应的结合力;步骤三:根据式(13)描述的结合力分布规律,对照实际试验现象,分析整个过程的正确性。
所属类别: 发明专利
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