錨桿接觸問題的有限元解法及其應用.pdf

1、在隧道、邊坡、深基坑等各類巖土工程中,錨桿因施工簡單且效果良好得到了相當廣泛的應用,但其相應的計算及設計理論并不十分成熟.對于用錨桿作為支承或加固方式的結(jié)構(gòu)來說,有限元法應是一種較為理想的數(shù)值分析工具.目前,雖然已有不少的錨桿計算模型及相應的計算方法,但這些方法在對錨桿力學行為的模擬及應用等方面,尚存在著一些問題.本論文的主要目的就是試圖建立一種比較合理而又簡單實用的錨桿計算模型及相應的有限元計算方法,以用于錨桿支護類工程問題的求解.論

2、文中,通過對目前各種錨桿的有限元計算模型進行比較分析,發(fā)現(xiàn)它們存在著如下問題:無法反映錨桿和巖土體間的剪切—滑移作用;有限元網(wǎng)格劃分過于復雜;計算參數(shù)難以選擇和確定等.為此,該論文提出一種新的錨桿計算模型,它將錨桿與周圍巖土體間的相互作用作為接觸問題考慮,其計算理論比較嚴謹,能較好地模擬出錨桿的受力狀態(tài)及錨桿與巖土體間的剪切—滑移作用,即:錨桿—巖土體之間的接觸面具有抵抗強度,當接觸面上切向應力小于其抵抗強度時,錨桿與巖土體共同變形;達

3、到抵抗強度時則沿切向發(fā)生相對滑動.此外,該方法在使用時不會因錨桿單元的添加而使得有限元網(wǎng)格的劃分變得過于復雜.論文中,作者根據(jù)等參元理論建立了三結(jié)點錨桿單元計算公式,并研制了相應的有限元計算程序.上述工作完成后,應用該文方法對錨桿的拉拔試驗進行了數(shù)值模擬,得到了較好的計算結(jié)果,從而證明了該文計算方法的正確性.此外,應用該法成功地計算了錨桿支護邊坡的一個工程實例,從而證明了該方法應用于實際工程的可行性.總之,該論文研究結(jié)果表明,與目前國內(nèi)