冻融环境下全长粘结式锚杆粘结机理与动态数值模拟研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gunnie0095
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随着“十四五”规划的开启以及我国工业与建筑业的日益发展,基础工程的研究与发展越来越被重视,尤其在复杂环境下的基坑工程成为研究与讨论的焦点。本文以沈阳国际金融中心(第一期)基坑越冬期支护工程中全长粘结式锚杆支护为依托,通过理论推导、试验研究和数值模拟的研究手段对冻融作用下锚固技术的理论进行了完善。得出主要的结果如下:(1)考虑锚固材料的冻融损伤通过荷载传递法与弹性力学中的Boussinesq解理论,对冻融作用下全长粘结式锚杆的力学响应特征进行了研究,推导出了其剪应力及轴力的分布函数。(2)以全长粘结式锚杆的极限承载力公式为基础,引入冻融损伤变量得出冻融作用下的全长粘结式锚杆极限承载力计算公式和工程锚固长度。(3)通过室内试验对锚杆—灌浆料界面(第一界面)与灌浆料—红砂岩界面(第二界面)以及锚固系统(组合界面)在冻融作用下的粘结性能发现:冻融作用下三种界面试验的极限承载力均逐渐降低;在不同冻融作用次数下,第一界面极限粘结应力较第二界面略大;随着冻融循换周期的增长,锚固系统试件破坏的主要形式由灌浆料损伤转变为界面粘结作用失效,直至锚杆伴随整体或部分灌浆体被拔出,验证了灌浆料—红砂岩界面较锚杆—灌浆料的的承载能力更低。(4)运用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,分别运用了锚杆金属柔性损伤断裂模型、灌浆料在冻融与围压状态下的本构模型以及线性Drucker-Prager(德鲁克-普拉格)扩展塑性损伤模型。结合试验引入粘结滑移本构模型来复现第一界面与第二界面在冻融状态下的粘结作用。最后应用于沈阳国际金融中心(第一期)基坑内全长粘结式锚杆模型中进行安全性评价,对拉拔作用下的力学响应进行研究。为进一步研究冻融状态下全长粘结式锚杆的优化设计提供参考。该论文有图80幅,表6个,参考文献68篇。
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