[發明專利]一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法

在審

• 申請號: 202011306406.4
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN114519247A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 董捷;孫京華;陶春晨;錢任
• 申請（專利權）人: 河北建筑工程學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 天津漿果知識產權代理事務所(普通合伙) 12240
• 代理人: 王龑

1.一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

(ⅰ)彈性狀態下極限外荷載求解

當錨-土界面層進入屈服階段時，此時的外荷載為彈性狀態下極限外荷載，求解得到彈性極限外荷載P_e表達式：

其中，

ν為泊松比；

r_b為土樣半徑；

r_a錨固體半徑；

σ_s為土樣屈服強度；

(ⅱ)彈性狀態下錨-土界面正應力求解

根據彈性力學極坐標條件下厚壁圓筒的應力表達式，考慮土層錨桿的邊界條件解得彈性狀態下錨-土界面正應力，求解得到彈性狀態下錨-土界面正應力P_a的表達式：

其中，

P_b為施加在試樣四周的外荷載；

(ⅲ)錨-土界面模型塑性半徑與外荷載之間的關系

得到錨-土界面模型的塑性半徑r_c與外荷載P_b之間的關系式：

(ⅳ)彈塑性狀態下錨-土界面正應力分析

當土樣處于彈塑性狀態時，將試樣分成彈性狀態和塑性狀態兩部分來考慮，求得塑性條件下錨-土界面正應力：

其中，P_sa為彈塑性狀態下錨-土界面正應力；

(ⅴ)彈塑性條件下錨-土界面剪應力的表達式

由庫侖公式得出彈塑性條件下錨-土界面剪應力的表達式：

其中，

τ為錨-土界面剪應力；

υ為土樣內摩擦角；

c為土樣粘聚力；

(ⅴ)圍壓條件下土層錨桿極限抗拔力的確定

得到圍壓條件下土層錨桿極限抗拔力的關系式：

其中，

Q為土層錨桿極限抗拔力；

h為土層錨桿試樣高度。

2.根據權利要求1所述的一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法，其特征在于：步驟(ⅰ)中需要得到彈性力學極坐標條件下厚壁圓筒的應力表達式，具體如下：

其中，

σ_r為土體任意一點處的正應力；

σ_θ為土體任意一點處的周應力；

r為土體任意一點處的半徑。

3.根據權利要求2所述的一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法，其特征在于：步驟(ⅰ)需要得到徑向位移表達式，具體如下：

其中，

E為彈性模量；

ν為泊松比；

A、C為系數。

4.根據權利要求3所述的一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法，其特征在于：

步驟(ⅰ)中土樣四周受均布荷載作用，由于錨固體彈性模量遠大于土體彈性模量，故假設錨固體徑向位移為零，其邊界條件為：

其中，

r_b為土樣半徑；

P_b為施加在試樣四周的外荷載；

μ_r為徑向位移；

r_a錨固體半徑。

5.根據權利要求4所述的一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法，其特征在于：

將邊界條件帶入徑向應力及徑向位移表達式，解得彈性狀態下系數A、C表達式為：

6.根據權利要求5所述的一種考慮圍壓條件的土層錨桿極限抗拔力的計算方法，其特征在于：

在得到彈性狀態下系數A、C表達式基礎上進行求解，彈性狀態下土體任意位置處的徑向力為：

其中，

ν為土樣泊松比；

r為土樣任意一點的半徑。