土层锚杆响应力传递及变形分析VIP免费

第27卷第3期Vo1．27No．3建筑施"1-BUILDINGC0NSTRUCT10N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，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、滑坡治理等工程中的应用日益广泛，但目前对于土层锚杆锚固段应力传递及变形的认识研究还不够，在工程实践中，锚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，也不能满足工程实际的需要。本文采用Cooke提出的摩擦桩的荷载传递物理模型，导出了土层锚杆的荷载与位移关系的理论解，并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。1土层锚杆的传力机理锚杆抗拔的作用原理可从其受力状态进行分析，如果将锚固段的砂浆作为自由体，当锚固段受力时，拉力首先通过钢拉杆周边的砂浆握裹力传递到砂浆中，然后再通过锚固段钻孔周边的地层摩阻力传递到锚固的地层中，因此，钢拉杆如受到拉力的作用，除了钢筋本身需要足够的截面积承受拉力外，锚杆的抗拔作用还必须满足以下三个条件：(1)锚固段的砂浆对于钢拉杆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_(设计)拉力。(3)锚固土体在最不利条件下仍能保持整体稳定性。2土层锚杆的变形分析2．1剪切位移法的基本原理对于竖直受压桩，Cooke在1973年提出剪切位移法，Cooke[1]、Randolph圆作了发展。对于桩身而言，Cooke提出的摩擦桩的荷载传递物理模式如图1所示。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点处由于剪应变已很小，可忽略不计。这种荷载传递模式，一些学者已经证实在桩的竖向垂直荷载作用的变形计算中是可行的口]，也有学者将其运用于抗拔桩上C4]。笔者认为，这种变形及荷载传递模式也可用于土层锚杆，因为锚杆的抗拔力主要由锚固段周边摩阻力来承担，完全符合Cooke的分析假设。图1Cooke桩身荷栽传递模式维普资讯http://www.cqvip.com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期图2土层锚杆荷载传递分析简图2．2土层锚杆变形计算基本公式的推导锚杆总位移S由自由段钢筋(钢束)的弹性变形、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)的调直以及锚具和垫板问的接触间隙等组成。锚杆的塑性变形一般很小，可忽略不计，通过对锚杆的预张拉可基本消除接触间隙的影响，因此锚杆总位移为：+5箴+(1)s+(2)其中：S=5葩+(3)为锚固体的总位移，Q为锚杆轴力；L为自由段长度；E。为钢筋(钢束)的弹性模量；A。为钢筋(钢束)截面积。根据图1剪应力传递概念，可求的图2中距锚固段轴线r处土单元的剪应变为：=(4)(4)式中S一锚杆侧土体的横向变形。则相应的剪应力r为：Gsy(5)式中G一土体的剪切模量。根据平衡条件有：f=0ro／，’(6)式中r(r0)=r。，一锚杆的半径。将式(6)代人式(5)得：ds=dr={盘(7)【j(jr、’对均质土而言，将式(7)积分，可得：s(r)／Fdr1，7㈩roar≤rm(8)sfrj=0(，’>rm)令r=r~J锚杆与土间的相对位移的计算公式为：s=f0其中，8=1to)(9)根据Randolph等人的研究结果，rm=2．5(1一，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...