海河堤岸预应力土层锚杆加固的数值模拟分析VIP专享VIP免费

水利水电技术第36卷2005年第11期海河堤岸预应力土层锚杆力口固硇数值檩拟分析．朱芳清，李胜军，李振(天津市水利局，天津300074)【摘要】为研究预应力锚杆对海河堤岸的加固效果，利用三维显式有限差分法，建立了预应力锚固仿真分析数值模型。通过预应力锚杆的现场试验，获取了数值计算所必需的参数。理论计算与实测结果吻合较好，因而验证了海河堤岸改造工程设计的可靠性。【关键词】预应力锚杆；数值模拟；堤岸加固；海河中图分类号：U656．3文献标识码：B文章编号：1000·0860(2005)11—0038—04NumericalsimulationanalysisonthereinforcementofbanksofHalheRiverwithpre-stressedanchorrodZHUFang-qing，LISheng-jun，LIZhen(TianjinWaterResourcesBureau，Tianjin300074，China)Absract：Anumericalmodelforsimulationanalysisonthepre—stressedanchorageforthereinforcementofthebanksofHaiheRiverisestablishedbasedonthe3-Dexplicitfinitedifferencemethod，SOastoinvestigatetheeffectofthepre·stressedanchorrodontheanchoragereinforcementofthebanks．Throughthefieldexperimentconcerned，thenecessaryparametersforthenumer-icalcalculationofthepre—stressedanchorageareobtained、Itshowsthattheresultsoftheexperimentbasicallycoincidewiththetheoreticalcalculation，andthenthereliabilityoftheengineeringdesignforthemodificationworksofHaiheRiverBanksiscon—firmedaswel1．Keywords：pre-stressanchorrod；numericalsimulation；bankreinforcement；HaiheRiver1引言本文以海河改造工程堤岸的加固设计为工程背景，结合锚杆的现场试验，采用数值模拟技术，对预应力土层锚杆的加固作用效果进行了探索。海河堤岸改造工程包括北运河北洋桥至海河外环桥全长约20km河道、近40km堤岸。护岸大多修建于20世纪50、60年代，从现场检测来看，堤岸结构存在混凝土碳化和钢筋锈蚀问题，有些堤段破损程度较严重。根据海河两岸综合开发的要求和景观设计，需新建直立式护岸结构。从护岸结构安全可靠和技术经济比较及景观效果考虑，选取有锚板桩作为主要受力结构，考虑现场施工场地、建筑物、道路和现状地下管线等因素，为此设计选用预应力土层锚杆作为护岸的拉锚体系。工程区地下水主要为孔隙型潜水，地下水动态受季节影响明显，枯水期地下水补给河水，丰水期河水补给地下水，两者互为补排关系。由于该工程地处饱和软土地层中，海河市区两岸特殊的地理位置和环境为土层锚杆技术的实施提出了新的课题。2数值模拟方法锚杆加固的堤岸结构包含土体、板桩、锚杆和锚孔中的灌注砂浆几部分介质。预应力一方面通过板桩作用于土体表面，另一方面通过锚杆内锚固段与土体之间的砂浆粘结作用于土体，其结果使锚固土体成为多种介质相互作用的复合体。由岩土介质的特点决定了岩土力学的问题往往牵涉到非线性大变形的问题，它兼顾了材料非线性和几何学上的非线性问题，对锚杆一堤岸结构体系的数值仿真，既要正确模拟这几部分材料介质的物理力学特性，又要正确模拟结构各部分之间接触面的粘结滑移关系。FLAC如(FastLa．收稿日期：2005—02—18作者简介：朱芳清(1956一)，男，高级工程师，副局长。rResourcesandHydropowerEngineeringVo1．36No．11维普资讯http://www.cqvip.comgrangianAnalysisContinue连续介质快速拉格朗日分析)是由P．A．Cudall提出的一种显式时间差分解析法，由美国1TASCA咨询集团首先使用并推广发行。它是一种专门用于求解岩土力学问题的拉格朗日元法程序，可用于进行有关边坡、基础、坝体、隧道、锚固、地下采场、洞室等的应力分析，在国际岩土界相当流行。这一方法的最主要特点是利用有限差分法，通过对三维介质的离散，使所有外力与内力集中于三维网络节点上，进而将连续介质运动定律转化为离散节点上的牛顿定律，将静力问题当作动力问题来求解，将运动方程中的惯性项用来作为达到所求静力平衡的一种手段。同有限元法和边界元法相比，FLAC求解岩土介质大变形问题更具优势，还能针对不同的材料特性，使用相应的本构模型来比较真实地反映实际材料的动态行为。对锚杆...