锚杆锚固系统低应变纵向动力响应规律的研究

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1、重庆大学硕士学位论文锚杆锚固系统低应变纵向动力响应规律的研究姓名：徐晓核申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张永兴;陈建功20050501重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要锚杆锚固技术在岩土工程界应用广泛，但由于各种因素的影响，锚固系统往往存在许多缺陷。锚固系统的缺陷识别，质量诊断以及实时检测、补强，一直是岩土工程界广泛关注的问题。目前在理论上探讨的和在实际工程中应用的各种检测理论、检测手段都有不足之处。锚杆低应变纵向检测技术作为一种既简便经济又迅速可靠的锚杆质量无损检测技术，是一个重要的研究方向。本文采用数学方法

2、和数值解对锚固系统在小的纵向变形情况下的动力响应规律进行分析，并结合室内模型实验进行比较，验证了解析解、数值解、检测值之间的关系。首先，本文在桩基纵向振动理论研究的基础上，建立完整锚杆低应变纵向动力响应的数学力学模型，推导出完整锚杆在杆顶受稳态正弦激励时的时域解析解，并在此基础上通过叠加原理得到了瞬态半正弦波激励条件下的的瞬态解析解。同时利用拉普拉斯变换、傅立叶变换和傅立叶逆变换得到完整锚杆在各种边界条件下的时域解析解及频域解析解。同样的方式，推导出缺陷锚杆顶端瞬态响应时域解析解和频域解析解。其次，利用ANSYS有限元

3、程序进行数值模拟计算。分别对完整和缺陷锚杆锚固系统进行了一维数值计算以及轴对称数值计算。在一维数值计算中，采用BEAM3单元以及COMBIN14单元联合模拟，用瞬态分析的缩减法求解并与理论计算比较。在轴对称模拟中采用PLANE42单元，利用瞬态分析的完全法求解，对完整系统以及筋材引起缺陷的锚杆锚固系统进行时域分析；对砂浆失效引起的缺陷的锚杆锚固系统进行模态分析，分析对应的频率及报告特征值，并与理论解比较。最后，在室内进行模型实验，并将室内模型实验实测值与数值计算结果进行了比较。本课题得到国家自然科学基金“锚杆--围岩结

4、构系统无损探伤理论与智能诊断方法”（项目批准号：50378096）和教育部科学技术重点项目“岩土锚固系统质量的智能检测与诊断”（项目批准号：03138）资助。关键词：锚杆锚固系统，低应变，解析解，有限元I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAnchoringsystemonrockandsoiliswidelyusedingeotechnicalengineering.ordinarilyanchorsystemhaslotsofdefectsbecauseofaffectedbydifferentfacter

5、s.Ithasalongtimetostudyonhowtofindthedefectsandtimelycheckthesystem,itisalsoalongtimetosearchthewaysinimprovingthebadanchorsystem.actuallytherearemoreorlessshortagesindifferenttests.Thetechnologythatisusedinlongitudinaldynamicaltestonboltwithsmallstrainisasimple

6、,economicalrapidandtriedone.Therearethreekindsofmethodsofanchordynamicalresponse:numericalmethod、analyticalmethodandexperimentalmethodinthispaper.Firstly,thetheoryofpilelongitudinaldynamicalresponseisutilizedtodeterminethelongitudinaldynamicalresponseofanintegra

7、teanchorwithsmallstrain.Andamathematical-mechanicalmodelissetup.Ananalyticalsolutionisobtainedinthetimedomainforthevibrationofananchorunderasteadyimpulseloadofsineappliedattheanchorhead.Basedonthesolution,thetransientresponseoftheanchorloadedbysemi-sineforceisac

8、quiredwithsuperpositionprinciple.atthesametime,theproblemdescribedabovesolvedinthefrequencydomainandtheanalyticalsolutionforsteadyresponseofsingleanchorisdevelopedund