預應力壓力型錨索剪應力有限元分析研究

■馬杰

（陜西省交通規劃設計研究院陜西西安710065）

預應力壓力型錨索剪應力有限元分析研究

■馬杰

（陜西省交通規劃設計研究院陜西西安710065）

本文對預應力錨索采用有限元方法進行研究，對在此工程中主要用到的錨索類型壓力型錨索的作用機理進行數值模擬分析；研究其錨固體上剪應力分布的特征就可以得出壓力型錨索的受力情況。

壓力型預應力錨索剪應力有限元

1 緒論[1]

壓力型錨索取代傳統的拉力型錨索是預應力錨索技術發展的趨勢。目前在各類邊坡治理，地下工程及深基坑支護等工程中最常用的新型錨索結構形式為壓力分散型。

預應力荷載變化的規律一直是國內外工程界關注的焦點，本文對預應力壓力型錨索剪應力進行有限元方法研究得出壓力型錨索的受力情況。

2 預應力錨索壓力型受力的有限元模擬[2]-[4]

利用ansys10.0有限元軟件進行模擬和分析壓力集中型錨索受力特征。文中采用在兩個端節點上施加一對相向的集中力模擬預應力，預錨力的傳遞規律采用三維實體單元和面-面接觸關系來模擬錨索與膠結體之間的傳力和滑移特性。(有限元網格劃分圖見圖1—圖3;有限元模型尺寸見表1，材料的力學參數見表2。

表1 有限元模型尺寸

表2 材料力學參數

圖1 錨索整體網格劃分圖

圖2 錨索局部網格劃分圖

圖3 摩擦單元接觸關系圖

圖4 錨索整體剪應力云圖

3 預應力錨索壓力型受力的有限元分析

圖5 預應力300KN剪應力條形圖

圖6 預應力600KN剪應力條形圖

圖7 預應力900KN剪應力條形圖

模型剪應力圖分析：

在預應力作用下，模型的剪應力圖如圖4—5。

從圖4可以看出，在內錨固段的兩個端部分別出現了壓應力集中和拉應力集中現象，在內錨固段中前部為拉壓應力交界區。在自由段末端為壓應力區。拉應力僅僅只影響內錨固段，即土體下滑力都由錨固段承擔，最大的拉應力值出現在內錨固段后端附近。從圖5—7可以看出，逐漸增大預應力，則錨固段表面的剪應力越大，但如果預張拉力過大時，則可能會發生灌漿體與巖體表面的破壞或灌漿體與錨索表面的破壞，因而內錨固段上破壞的長度也越長。最后通過有限元的后處理工具，對土體應力進行追蹤分析，錨索張拉在錨墩周邊巖體中形成了一定范圍的壓應力區，壓應力在錨索中心處范圍最大，沿徑向逐漸減小；壓應力區的存在對于邊坡工程中開挖卸荷引起的松動區有較大的改善作用，說明加錨后改善了巖體的應力狀態，錨固效果是明顯的。

[1]劉玉堂，翟金明.常用預應力錨索的結構和特點 [J],.預應力技術,2005.

[2]中國巖石力學與工程學會巖石錨固與注漿技術專業委1會.錨固與注漿技術手冊[M].北京：中國電力出版社，1995.

[3]李聚金，蔣楚生.預應力錨索技術在滑坡治理中的應用 [A].滑坡文集編委會主編.滑坡文集 (第十一集)[C].北京：中國鐵道出版社，1994.

[4]張發明，陳祖煌，劉寧，趙維炳.確定預應力錨索設計參數的優化方法 [J].預應力技術，2005.

TU757[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-168-2