考虑轴力分布的全长粘结锚杆受力分析

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1、第３３卷第３期防灾减灾工程学报Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．３２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｕｎ．２０１３＊考虑轴力分布的全长粘结锚杆受力分析钟志彬，吕蕾，邓荣贵（西南交通大学土木工程学院，成都６１００３１）摘要：为了更合理地模拟锚杆的实际工作状态，对全长粘结锚杆的工作状态进行了一定的假设，结合荷载传递分析方法和弹性力学Ｋｅｌｖｉｎ问题的解，推导出了剪应力沿锚杆长度分布的计算公式，由此可清楚地看出影响锚杆剪应力分布的各因素。结合算例讨

2、论不同计算模型推导的锚杆剪应力分布特点。结果表明，推导出的剪应力计算公式符合大部分学者提出的锚杆工作规律，同时，与仅考虑轴力为恒定值所推导的计算公式对比，考虑了轴力分布作用后计算的剪应力最大值和分布范围都比较小，该计算公式可供锚杆的优化设计及进一步的研究参考。关键词：锚杆；拉拔力；Ｋｅｌｖｉｎ问题；剪应力；轴力分布中图分类号：ＴＵ４３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２１３２（２０１３）０３－０３１１－０５ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＷｈｏｌｌｙＧｒｏｕｔｅｄＢｏｌｔＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇＡｘｉａ

3、ｌＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅＢａｒｓＺＨＯＮＧＺｈｉ－ｂｉｎ，ＬＶＬｅｉ，ＤＥＮＧＲｏｎｇ－ｇｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｂｏｌｔｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＫｅｌｖｉｎｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｃｅｒｔａｉｎａｓｓｕｍｐｔｉ

4、ｏｎｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｌｏａｄｔｒａｎｓ－ｆｅｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｂｏｌｔ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅａｌｏｎｇｆｕｌｌｌｅｎｇｔｈｕｎｄｅｒｐｕｌｌ－ｏｕｔｗｏｒｄｉｎｇｓｔａｔｅ，ｔｈｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｉｓｄｅｒｉｖｅｄｉｎｅｌａｓｔｉｃｓｔａｔｅ．Ｔｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａ

5、ｂｌｅｆｏｒａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｂｏｌｔ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓａｒｅｃｌｅａｒｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｆｏｒｍｕｌａ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎｅｘａｍｐｌｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｉｔｓｈｏｗ

6、ｓｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｆｕｔｕｒｅｂｏｌｔｓｔｕｄｙｉｎｇａｎｄｄｅ－ｓｉｇｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｌｔ；ｐｏｌｌ－ｏｕｔｓｔａｔｅ；Ｋｅｌｖｉｎｍｏｄｅｌ；ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｘｉａｌｆｏｒｃｅ＊收稿日期：２０１２－０３－２１；修回日期：２０１２－０５－２３基金项目：国家自然科学基金项目（４１２７２３２１）资助作者简介：钟

7、志彬（１９８８－），男，硕士研究生。主要从事岩土体力学与工程研究。Ｅｍａｉｌ：ｚｚｂ２００７＠１６３．ｃｏｍ３１２防灾减灾工程学报第３３卷由微元体平衡及微元体受荷后弹性变形得到：引言Ｐ（ｘ）＝Ｐ（ｘ）＋ｄＰ（ｘ）＋ｃτ（ｘ）ｄｘｄＰ（ｘ）＝－ｃτ（ｘ）（１）随着我国经济建设的快速发展，高速铁路、高速ｄｘ公路、水电大坝等一系列基础设施不断上马，面临的Ｐ（ｘ）ｄｕ（ｘ）＝－ｄｘ（２）ＡａＥａ工程环境也逐渐复杂，同时，各种自然灾害频发，这些都涉及到岩土锚固技术。从２０世纪５０年代起，联立式（１）、式（２），整理得

8、沿锚杆长度方向的剪应力分布：锚杆以其便捷、经济等优点被广泛运用于边坡、隧２道、深基坑等工程领域，也不断推动了锚杆锚固技术τ（ｘ）＝ＡａＥａ·ｄｕ（ｘ）（３）２ｃｄｘ的进步。一些学者利用力学理论和试验来分析锚杆［１－８］式中Ｐ为锚杆锚头处拉拔力；荷载传递机理。尤春安、朱训国等（文献［２，３］）Ｐ（ｘ）为所选择微元体处对应轴力；利用Ｍｉｎｄｌｉｎ解和Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ解导出全长粘结式锚杆受力的弹性解，