拉力型錨桿錨固段的剪應力解析解

趙 圳

重慶大學 土木工程學院 重慶 400045

1 引言

錨固技術在巖土工程中的發展已經有很長的歷史。國內外錨固技術應用已相當成熟，但預應力錨桿錨固機理的研究仍然滯后于實際工程。本文針對壓力型錨桿，考慮接觸面特性，引入折減系數，理論推導出拉力型錨桿錨固段的剪應力和軸力的數學表達式。

在壓力型錨索的錨固理論方面，-學者尤春安[1]的研究結果：

2 理論推導

2.1 基本假定

如圖2.1模型，以承載體為原點，沿著錨桿軸向，建一維坐標系，假定：

①錨固體與巖體交界面，滿足庫倫準則；

②錨固體與巖體均為理想彈塑性材料；

③錨固體橫截面上的軸力均勻分布。

圖2 .1 壓力型錨桿

圖2 .2 錨固段微元體

2.2 推導過程

在錨固段，沿著軸線取一微單元體，如圖2.2示，軸向受力平衡，整理得：

考慮庫侖定律，可以得：

廣義胡克定律，錨桿軸向應變：

據假設三，可得：

將（2.3）代入（2.4）：

錨桿徑向位移[2]：

將（2.5）、（2.6）代入（2.7）：

將（2.9）代入（2.8）：

聯立（2.3）、（2.6）、（2.10）得壓力型錨桿錨固段剪應力和軸力：

3 計算實例

為驗證本文理論，將文獻[1]尤安春公式的計算結果，與本文理論的計算結果對比。各項參數文獻[1]一致，結果對比見圖3.1。

圖3 .1 錨固體剪應力分布

從圖得：①本文公式的計算結果中，與尤安春公式計算的結果一致，符合實際工程中情況；②剪應力在承載體出最大，隨距離增大，呈指數型減小，最后趨于0，符合實際工程情況。

4 結論

①針對壓力型錨桿，考慮錨固段錨桿與巖體土體接觸面的粘聚力和鉆孔注漿的擠壓效應，引入折減系數，推導出壓力型錨索錨固段剪應力、軸力數學表達式。

②通過實例，本文公式的計算結果中，剪應力和軸力的變化趨勢和分布形式與尤安春公式計算的結果一致，符合實際工程。