›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (10): 3013-3020.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

预应力锚索损伤软化精细有限元模型

张 雄1,陈胜宏2   

  1. 1. 中国水电工程顾问集团有限公司,北京 100120;2. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072
  • 收稿日期:2013-06-22 出版日期:2014-10-11 发布日期:2014-10-27
  • 作者简介:张雄,男,1984年生,博士,工程师,主要从事水工结构数值模拟方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51079109);武汉大学博士研究生科研自主基金项目(No. 20102060101000058)。

Study of prestressed anchor cable by damage softening detailed finite element model

ZHANG Xiong1,CHEN Sheng-hong2   

  1. 1. China Hydropower Engineering Consulting Corporation, Beijing 100120, China; 2. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China
  • Received:2013-06-22 Online:2014-10-11 Published:2014-10-27

摘要: 预应力锚索作为岩土工程的一种主要加固技术已得到日益广泛的应用,但现有的计算方法难以反映岩体、砂浆、钢绞线相互之间的滑移变形等实际情况,计算结果难以体现实际的加固效果。通过研究接触面的特性引入损伤软化概念,建立了包含钢绞线、砂浆、接触面的损伤软化精细有限元模型,并与现场试验进行了对比分析。该模型优点是精细地描述了钢绞线、砂浆和接触面等结构的力学行为,可以反映接触面力学材料损伤软化的过程,更加精确地反映了锚固段的力学变化过程。试验结果对比显示,两者随着荷载不断加大,锚固段接触面上的剪应力峰值由端口往里转移。当端口处于弹性阶段,峰值在端口,呈指数衰减模式;当端口处出现损伤软化,峰值往里转移。计算分析反映的锚固段应力变化规律与试验基本一致。

关键词: 岩土力学, 荷载传递机制, 有限元模型, 预应力锚索

Abstract: Prestressed anchor cable has been widely used as a main reinforcement measure in geotechnical engineering.But the existing calculation method is difficult to reflect the actual situation, such as slip deformation among rock, grout, steel stranded wires. Damage softening concept is introduced by studying characteristics of interface. Damage softening constitutive detailed finite element method is presented to simulate prestressed anchor, and a field test result is compared with calculation result. The most remarkable feature of the algorithm is that it can describe stranded wire, grout, interfaces and other detailed structures. It also can simulate the process of damage softening for interface. The new model can exactly reflect the mechanical change process of the anchoring segment. The test and simulation results are both show that with the load continuous increasing, the interface shear stress peak value of the anchoring segment transfers from the port to inside. The peak value appears at the port when the port is in elastic stage, and the peak value transfers from the port to inside when the port is in damage softening stage. The change law of stress for the anchoring segment of calculation results is basically in accordance with test.

Key words: rock and soil mechanics, load transfer mechanism, FEM model, prestressed anchor cable

中图分类号: 

  • TU 45
[1] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[2] 余 瑜, 刘新荣, 刘永权, . 基坑锚索预应力损失规律现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1932-1939.
[3] 梅慧浩, 冷伍明, 聂如松, 刘文劼, 伍晓伟, . 重载铁路路基面动应力峰值随机分布特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1603-1613.
[4] 李 宁, 杨 敏, 李国锋. 再论岩土工程有限元方法的应用问题[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1140-1148.
[5] 严敏嘉,夏元友,刘婷婷. 地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡极限分析[J]. , 2018, 39(7): 2691-2698.
[6] 刘永权,刘新荣,谢应坤,余 瑜, . 基坑预应力锚索初始张拉锁定值取值规律探讨[J]. , 2018, 39(6): 2164-2174.
[7] 张建海,王仁坤,周 钟,郑 路,张 茹,谢和平, . 高地应力地下厂房预应力锚索预紧系数[J]. , 2018, 39(3): 1002-1008.
[8] 李 韬,徐奴文,戴 峰,李天斌,樊义林,李 彪,. 白鹤滩水电站左岸坝肩开挖边坡稳定性分析[J]. , 2018, 39(2): 665-674.
[9] 陈春舒,夏元友. 基于全局极限响应面的预应力锚索加固边坡抗震可靠度分析[J]. , 2017, 38(S1): 255-262.
[10] 刘国庆,肖 明,周 浩. 地下洞室预应力锚索锚固机制及受力特性分析[J]. , 2017, 38(S1): 439-446.
[11] 尹 静,邓荣贵,王金梅,王园园,李凯甜,. 锚索抗滑桩内力计算的传递矩阵法[J]. , 2017, 38(12): 3517-3523.
[12] 邓 建,肖 明,谢冰冰, . 预应力锚索受力特性与初始张拉吨位优化分析[J]. , 2016, 37(8): 2359-2365.
[13] 黄秋香,徐湘涛,徐 超,李 凯,汪家林. 汶川地震中锚固岩质边坡的动力响应特征[J]. , 2016, 37(6): 1729-1736.
[14] 何春灿 ,胡新丽 ,龚 辉 ,谭福林 ,章 涵 ,张小勇,. 基于软硬石模板库的土石混合体细观损伤与力学特性分析[J]. , 2016, 37(10): 2993-3002.
[15] 张 雄 ,陈胜宏,. 预应力锚索锚固段荷载传递解析算法[J]. , 2015, 36(6): 1667-1675.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王者超,李术才. 高应力下颗粒材料一维力学特性研究(I):压缩性质[J]. , 2010, 31(10): 3051 -3057 .
[2] 孙铁成,高 波,王峥峥. 双洞隧道洞口段抗减震模型试验研究[J]. , 2009, 30(7): 2021 -2026 .
[3] 胡秀宏,伍法权. 岩体结构面间距的双参数负指数分布研究[J]. , 2009, 30(8): 2353 -2358 .
[4] 叶 锋,童新春,张功新,张宝洁,刘元立. 重锤夯实抛石基床的有效加固深度试验研究[J]. , 2011, 32(4): 1008 -1012 .
[5] 张乐文,邱道宏,李术才,张德永. 基于粗糙集和理想点法的隧道围岩分类研究[J]. , 2011, 32(S1): 171 -175 .
[6] 李卫超,熊巨华,杨 敏. 分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进[J]. , 2011, 32(8): 2435 -2440 .
[7] 王 伟 李小春 李 强 石 露 王 颖 白 冰. 小尺度原位瞬态压力脉冲渗透性测试系统及试验研究[J]. , 2011, 32(10): 3185 -3189 .
[8] 范书立 ,陈健云 ,张俊清. 波浪荷载作用下斜向抗拔桩的承载特性分析[J]. , 2012, 33(1): 301 -306 .
[9] 查甫生,许 龙,崔可锐. 水泥固化重金属污染土的强度特性试验研究[J]. , 2012, 33(3): 652 -658 .
[10] 陈志坚 ,陈欣迪 ,唐 勇 ,张宁宁 . 超大型深水群桩基础的传感器保护技术[J]. , 2012, 33(11): 3509 -3515 .