土层锚杆响应力传递及变形分析

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1、第27卷第3期建筑施"1-BUILDINGC0NSTRUCT10NVo1．27No．3土层锚杆响应力传递及变形分析StressTransferandDeformationAnalysis0fSoiIAnchorRod口周志创谭跃虎段建立杜青贾蓬(解放军理工大学工程兵工程学院江办南京210007)【摘要】采用Cooke提出的摩擦桩的荷载传递物理模型，导出了土层锚杆荷栽传递的双曲线函数模型及荷栽与位移关系的理论解，并将理论解与现场实测数据进行了比较，两者吻合较好，该模型可供工程设计应用参考。【关键词】土层锚杆应力传递位移变形【中图分类号】Tu472．3，

2、文献识别码A【文章编号】1004-1001(2005)03-0002—04土层锚杆在我国深基坑支护、边坡加固、滑坡治理(设计)拉力。等工程中的应用日益广泛，但目前对于土层锚杆锚固段(3)锚固土体在最不利条件下仍能保持整体稳定应力传递及变形的认识研究还不够，在工程实践中，锚性。杆的变形关系到其作用的正常发挥及基坑的整体稳定性，对锚杆并不是单纯以其承载力作为设计标准，而往2土层锚杆的变形分析往是以其最大允许变形量作为设计标准，所以，传统的单纯以承载力作为设计标准是不全面的，也不能满足工2．1剪切位移法的基本原理程实际的需要。本文采用Cooke提出的摩擦桩

3、的荷载传对于竖直受压桩，Cooke在1973年提出剪切位移递物理模型，导出了土层锚杆的荷载与位移关系的理论法，Cooke[1]、Randolph圆作了发展。对于桩身而言，解，并与现场实测数据进行了比较，两者吻合较好，该Cooke提出的摩擦桩的荷载传递物理模式如图1所示。模型可供工程设计应用参考。在图1中桩侧的环向土单元ABCD，在桩发生沉降后，也随之沉降，并发生剪切变形A、B、C、D、，将剪应力1土层锚杆的传力机理传递给相邻单元BCEF，这个传递过程连续地一直传递到很远处X点，距桩轴为r．=nro，在X点处由于剪应变已锚杆抗拔的作用原理可从其受力状态

4、进行分析，很小，可忽略不计。这种荷载传递模式，一些学者已经如果将锚固段的砂浆作为自由体，当锚固段受力时，拉证实在桩的竖向垂直荷载作用的变形计算中是可行的口]，力首先通过钢拉杆周边的砂浆握裹力传递到砂浆中，然也有学者将其运用于抗拔桩上C4]。笔者认为，这种变形后再通过锚固段钻孔周边的地层摩阻力传递到锚固的地及荷载传递模式也可用于土层锚杆，因为锚杆的抗拔力层中，因此，钢拉杆如受到拉力的作用，除了钢筋本身主要由锚固段周边摩阻力来承担，完全符合Cooke的分需要足够的截面积承受拉力外，锚杆的抗拔作用还必须析假设。满足以下三个条件：(1)锚固段的砂浆对于钢拉杆

5、的握裹力须能承受极限(设计)拉力(2)锚固段土层对于砂浆的摩阻力须能承受极限【作者简介】周志创(1979～)，男，在读硕士研究生，联系地址：南京解放军理工大学工程兵工程学院研究生四队(210o01)，电话：13770676135，E-maihwingboy1979@sina，corn。【收稿日期】2004—12—28图1Cooke桩身荷栽传递模式_周志创、谭跃虎、段建立、杜青、贾蓬：土层锚杆的应力传递及变形分析第3期式中vs是锚杆侧土体的泊松比，为锚杆锚固段长度。抗拔锚杆的锚固段在荷载作用下会产生拉伸，所以f。随轴力0不均匀分布而不为常数，其大小应与

6、长度X有关，因此式(9)变为：s(X)=(1o)假定锚固段材料是线弹性的，即符合Hooke定律，则在长度X处其拉伸应变与轴力0(X)的关系为：图2土层锚杆荷载传递分析简图8(11)X霄2王2．2土层锚杆变形计算基本公式的推导式中，是锚固段的弹性模量，其可采用锚杆总位移S由自由段钢筋(钢束)的弹性变形计算，和分别是砂浆体和杆体的弹性模量，。和、锚固体的弹性变形、锚固体与锚固层界面的剪切位移、自由段和锚固体的塑性变形、钢筋(钢柬)的分别是砂浆体和杆体的截面积。调直以及锚具和垫板问的接触间隙等组成。锚杆的塑性根据剪应力平衡条件得：变形一般很小，可忽略不计，

7、通过对锚杆的预张拉可基一21fror。(12)本消除接触间隙的影响，因此锚杆总位移为：由式(11)和式(12)可得：+5箴+(1)s+(2)8=嘉1r王·8X一舌r￡I心⋯、3，其中：S=5葩+(3)将式(3)、(10)代人式(13)得到剪切位移法的控制微分为锚固体的总位移，Q为锚杆轴力；L为自由段方程为：长度；E。为钢筋(钢束)的弹性模量；A。为钢筋(钢8=n8~)-clP((i4)束)截面积。根据图1剪应力传递概念，可求的图2中距锚固式甲AE／G。段轴线r处土单元的剪应变为：式(14)的通解表达式为：s~=Ae8e．，其中=(4)()p。()。由

8、边界条件可以解出式中S一锚杆侧土体的横向变形。待定参数A、B。边界条件为：则相应的剪应力r为：=廿Gsy(5