GFRP﹢锚杆应变分布的数值模拟.pdf

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1、２０１６年第１７期（总第１９４期）江西建材应用研究ＧＦＲＰ锚杆应变分布的数值模拟１２■帅威，马蟹■１．重庆交通大学河海学院，重庆４０００７４；２．重庆青年职业技术学院，重庆４００７１２摘要：ＧＦＲＰ锚杆具有抗拉强度高、抗腐蚀能力强等特点，但由于其抗剪强度较锚固长度的分布总体趋势基本一致，近似呈负指数分布，在锚杆在靠近低，且具有明显的脆断现象，因此未被广泛应用于实际工程，但在临时支端头处应变较大，在接近自由端有最大微应变。（２）当锚固长度为护工程中应用广泛，本文通过ＦＬＡＣ３Ｄ模拟计算在拉拔荷载作用下２５ｍ时１４０ＫＮ作用下，应力约在１５ｍ处衰减为０，李国维［２］

2、现场试验ＧＦＲＰ锚杆杆体表面的应变分布，研究ＧＦＲＰ锚杆在某岩体中应变分布表明锚固长度为２ｍ时在１００ＫＮ下应力传递深度约为１７ｍ，模拟条件规律。下应力传递深度偏小。在锚固长度为３５ｍ，时，荷载１６０ＫＮ下锚杆表关键词：ＧＦＲＰ锚杆应变分布ＦＬＡＣ３Ｄ面应变趋于０处传递深度约为２ｍ，即应力衰减为０处，可以认为随锚ｂｓｔｒａｃｔ：ＧＦＲＰｂｏｌｔｉｎｇｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｈｉｇｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅ固深度的增加应力传递深度增加。（３）玻璃纤维锚杆的弹性模量约为ｓｉｓｔａｎｃｅ，ｂｕｔｂｅｃａｕｓｅ

3、ｉｔｓｌｏｗｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｄｉｓｔｉｎｃｔｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃｔｕｒｅｐｈｅｎｏｍｅ钢锚杆的弹性模量的１／５，其弹性模量较小，变形较大，应变衰减较慢。ｎｏｎ，ｉｔｉｓｎｏｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｂｕｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｒｙｓｕｐｐｏｒｔｐｒｏｊｅｃｔ．ｂｙＦＬＡＣ３Ｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｉｍｕｌａｔｅＧＦＲＰｂｏｌｔｉｎｇｓｔｒａｉｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｕｌｌｉｎｇｌｏａｄｓ，ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆＧＦ

4、ＲＰｂｏｌｔｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＧＦＲＰｂｏｌｔｉｎｇｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＦＬＡＣ３Ｄ１引言目前普通钢锚杆在岩土支护工程中被普遍采用，但在复杂的岩土介质环境中，钢筋易受到腐蚀且防腐处理费用较高，运输安装困难，玻璃纤维增强塑料（ＧＦＲＰ）不仅能有效解决普通锚杆的易腐蚀性问题，其自重轻便于运输和安装而且具有抗拉强度高、与混凝土或水泥砂浆变形协调性好等物理力学性能，但ＧＦＲＰ锚杆抗剪强度、塑性变形较普通图１锚杆－土体结构图图２锚杆周围土体位移［１］钢锚杆差，且具有明显的脆断现象。本文利用ＦＬＡＣ３Ｄ软件模拟并对比在拉拔荷载作用下钢锚杆和ＧＦＲＰ锚杆的应

5、变分布，研究ＧＦＲＰ锚杆的应变分布规律。２应变分布规律数值模拟２．１参数设置岩体体积模量ｂｕｌｋ８３３３ｅ８；切变模量ｓｈｅａｒ３８４６ｅ８；粘聚力ｃｏｈ１１２ｅ５；内摩擦角ｆｒｉｃ２６。通过结构单元—锚杆（ｃａｂｌｅ）单元模拟锚杆，结合本文模拟要求，ＧＦＲＰ锚杆弹性模量Ｅ取４０Ｇｐａ，刚锚杆弹性模量Ｅ取２００Ｇｐａ，选取直径为２５ｍｍ的锚杆和直径１２０ｍｍ的水泥浆圈。图３ＧＦＲＰФ２５应变分布曲线图４钢锚杆Ф２５应变分布曲线２．２模型建立假定岩体的本构模型为摩尔库伦模型通过建立圆柱形外围渐变放参考文献射网格生成三维实体网格构成岩体框架，如图１所示。加载方式采

6、用［１］袁勇，贾新，闫富友．岩石ＧＦＲＰ锚杆的可行性研究［Ｊ］．公路交通科２０－４０－６０－８０－１００－１２０－１４０－１６０逐级加载，锚杆周围土体位移技，２００４，２１（９）．如图２所示：锚杆应变分布规律在ｃａｂｌｅ（锚索）结构单元中建立多个单［２］李国维．玻璃纤维增强聚合物锚杆承载特征现场试验［Ｊ］．岩石力元节点，通过节点处的应变反应锚杆杆体的应变。学与工程学报，２００６．３结论与分析直径２５ｍｍ玻璃纤维锚杆和直径２５ｍｍ钢锚杆分别在锚固长度为作者简介：帅威（１９９０年生），男，重庆石柱人，硕士，主要从事隧道２５ｍ时应变分布如图３，４所示：（１）在不同拉拔力

7、作用下锚杆应变随工程以及水利工程研究。檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪处于湿润状态，养护时间≥１４ｄ。参考文献６结束语［１］ＪＧＪ５２－２００６普通混凝土用砂、石质量及方法标准．某在建高层建筑地下室柱子Ｃ５５高强混凝土采用人工砂拌制后和［２］邸中新．机制砂在商品混凝土中的应用［Ｊ］．商品混凝土，２００９易性良好，混凝土外观质量良好，未发现开裂现象，表面气孔较少。标（０６）．准养护抗压试件２８ｄ的平均抗压强度为６６５ＭＰａ，满足Ｃ５５的设计强［３］高怀英，齐连瑞，李广智．机制砂混凝土性能试验研究［Ｊ］