[發(fā)明專利]一種確定錨固結(jié)構(gòu)錨固體合理錨固長(zhǎng)度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911157130.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110968828A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戰(zhàn)玉寶;劉琦華;張軍;鄭朋強(qiáng);李楠;王輝;尤春安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/10
• 分類號(hào): G06F17/10;E02D5/74
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 朱曉熹

本發(fā)明提供了一種確定錨固結(jié)構(gòu)錨固體合理錨固長(zhǎng)度的方法，本發(fā)明依據(jù)理論計(jì)算獲得的錨固體界面應(yīng)力分布規(guī)律，推導(dǎo)出錨固體臨界錨固長(zhǎng)度的計(jì)算公式，在綜合分析錨固結(jié)構(gòu)安全度的基礎(chǔ)上，將錨固體臨界錨固長(zhǎng)度乘以安全系數(shù)作為錨固體合理錨固長(zhǎng)度的計(jì)算公式，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以保證工程的安全性。相對(duì)于規(guī)范關(guān)于錨固體界面平均剪應(yīng)力的假設(shè)，本發(fā)明導(dǎo)出的錨固體合理錨固長(zhǎng)度的計(jì)算公式，更能較準(zhǔn)確的反映錨固結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)，且確定的錨固長(zhǎng)度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)吻合，對(duì)于改變現(xiàn)行錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中錨固長(zhǎng)度采用的過(guò)長(zhǎng)、設(shè)計(jì)過(guò)于保守等問(wèn)題具有重要的理論意義與實(shí)踐價(jià)值，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，社會(huì)效益顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種確定錨固結(jié)構(gòu)錨固體合理錨固長(zhǎng)度的方法。

背景技術(shù)

錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心關(guān)鍵內(nèi)容之一就是錨固長(zhǎng)度的確定，如何合理的確定錨固長(zhǎng)度，既關(guān)系到錨固結(jié)構(gòu)的安全，又對(duì)錨固工程的造價(jià)產(chǎn)生重要的影響，是錨固理論研究中一個(gè)非常重要的課題。大量研究表明，錨固結(jié)構(gòu)存在一個(gè)錨固長(zhǎng)度，超過(guò)此長(zhǎng)度，其承載能力將不再明顯增大，這就是臨界錨固長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度在錨固結(jié)構(gòu)中是普遍存在的。

Fujita(1977)等總結(jié)了30例現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果，提出了臨界錨固長(zhǎng)度概念，認(rèn)為超過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度，極限抗拔力增加很少。趙樹(shù)德在1980年代的一項(xiàng)研究成果表明，對(duì)于全長(zhǎng)錨固的砂漿錨桿來(lái)說(shuō)，其錨固力并不隨錨桿長(zhǎng)度增加而增大。這是中國(guó)較早發(fā)現(xiàn)臨界錨固長(zhǎng)度現(xiàn)象的例子。張潔(2005)采用理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)，推導(dǎo)出了錨桿臨界錨固長(zhǎng)度的解析解。龍照(2010)假定錨固體與周?chē)鷰r土體之間剪應(yīng)力呈倒三角形分布，并引入與抗拔樁類似的剪切位移模型，根據(jù)錨桿錨固體與周?chē)鷰r土體之間的位移協(xié)調(diào)原理，提出了一種錨桿臨界錨固長(zhǎng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。付世雄(2016)對(duì)臨界錨固長(zhǎng)度確定機(jī)理進(jìn)行了分析，通過(guò)數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)臨界錨固長(zhǎng)度確實(shí)是存在的。李懷珍(2017)研究表明，錨固結(jié)構(gòu)彈性極限承載力主要受錨固劑-圍巖界面容許抗剪強(qiáng)度的影響，而界面剪切剛度是臨界錨固長(zhǎng)度的關(guān)鍵控制因素。黃明華(2018)基于錨固界面的一種非線性剪切滑移模型，建立了一種錨桿臨界錨固長(zhǎng)度的計(jì)算方法，通過(guò)工程案例進(jìn)行了檢驗(yàn)，計(jì)算得到的臨界錨固長(zhǎng)度與工程實(shí)際的錨固長(zhǎng)度具有較好的一致性。

雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)臨界錨固長(zhǎng)度開(kāi)展了大量的研究工作，但是臨界錨固長(zhǎng)度與錨固結(jié)構(gòu)中合理錨固長(zhǎng)度還不是同一個(gè)概念。一般說(shuō)的錨固結(jié)構(gòu)合理錨固長(zhǎng)度是指錨固長(zhǎng)度的取值及其最優(yōu)化問(wèn)題。大量工程實(shí)踐及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合分析表明，它不單是一個(gè)力學(xué)問(wèn)題，而且也是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。換而言之，它不是一個(gè)單一指標(biāo)，而是一個(gè)綜合指標(biāo)。因此，應(yīng)該從不同方面進(jìn)行綜合分析比較，才能得出一個(gè)科學(xué)合理并且具有實(shí)際工程意義的合理錨固長(zhǎng)度。目前錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中確定錨固段長(zhǎng)度的方法主要是規(guī)范推薦的方法，即利用平均應(yīng)力法確定錨固長(zhǎng)度。目前用該方法確定錨固長(zhǎng)度存在諸多不合理之處。錨固體界面剪應(yīng)力分布主要集中在錨固段的前端部，隨著荷載的增大，端部界面脫粘產(chǎn)生滑移，應(yīng)力分布范圍也將向深部移動(dòng)。這樣復(fù)雜多樣的應(yīng)力狀態(tài)僅用一個(gè)矩形分布的平均剪應(yīng)力來(lái)代替，與實(shí)際情況相差太遠(yuǎn)。如何確定錨固結(jié)構(gòu)錨固體的合理錨固長(zhǎng)度，這是擺在錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者面前的一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種確定錨固結(jié)構(gòu)錨固體合理錨固長(zhǎng)度的方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中錨固長(zhǎng)度采用的過(guò)長(zhǎng)、設(shè)計(jì)過(guò)于保守的問(wèn)題，在錨固結(jié)構(gòu)安全性滿足的情況下，提高經(jīng)濟(jì)性。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種確定錨固結(jié)構(gòu)錨固體合理錨固長(zhǎng)度的方法，所述方法包括以下步驟：

S1、確定錨固結(jié)構(gòu)以及被加固巖土體的物理力學(xué)參數(shù)；

S2、根據(jù)錨固體界面剪應(yīng)力分布求出錨固體臨界錨固長(zhǎng)度；

S3、通過(guò)對(duì)求出的錨固體臨界錨固長(zhǎng)度乘以安全系數(shù)作為錨固結(jié)構(gòu)錨固體合理錨固長(zhǎng)度；

S4、通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)獲得實(shí)際有效錨固長(zhǎng)度，并根據(jù)規(guī)范獲得規(guī)范所需錨固長(zhǎng)度，根據(jù)有效錨固長(zhǎng)度和規(guī)范所需錨固長(zhǎng)度驗(yàn)證所述合理錨固長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性。