本公開(kāi)涉及錨索支護(hù)，具體涉及非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本公開(kāi)相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、土層錨固技術(shù)憑借其高效的土體加固效果、簡(jiǎn)便快捷的施工工藝以及相對(duì)低廉的經(jīng)濟(jì)成本，在巖土工程領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于深基坑、邊坡和隧道等工程中，具有良好的變形控制能力，并能顯著提高巖土體的抗剪強(qiáng)度。

3、目前多數(shù)研究?jī)H對(duì)全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿進(jìn)行研究，關(guān)于非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿的研究工作相對(duì)較少，并且只對(duì)錨固段的荷載傳遞機(jī)理進(jìn)行討論，忽略了自由段部分的應(yīng)用分布規(guī)律?！督ㄖ又ёo(hù)技術(shù)規(guī)程(jgj?120-2012)》要求預(yù)應(yīng)力錨索注漿應(yīng)灌至孔口，這意味著錨索自由段仍有灌漿體，錨索筋體與灌漿體無(wú)粘結(jié)應(yīng)力，但灌漿體與土體界面仍具有剪切應(yīng)力傳遞。由此可知，自由段灌漿體在錨索拉拔過(guò)程中提供了一定的軸向抗力，忽略此部分在錨固作用中的貢獻(xiàn)顯然是偏于保守的。

4、由于錨桿整體受力復(fù)雜，土層錨索承載能力多數(shù)情況下由漿-土界面抗剪能力決定，在錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，大多根據(jù)規(guī)范多采用簡(jiǎn)化的計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，但是很少考慮錨固界面力學(xué)特性對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)的影響。并且現(xiàn)有的大多數(shù)研究集中于全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，而對(duì)非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿的研究較少，且多聚焦于錨固段的荷載傳遞機(jī)理，忽視了自由段的應(yīng)力分布；因此，缺乏一種研究非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索的荷載傳遞機(jī)理和應(yīng)力分布計(jì)算的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)為了解決上述問(wèn)題，提出了非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法及系統(tǒng)，引入滑移擴(kuò)展階段，描述漿-土界面產(chǎn)生塑性區(qū)但未完全進(jìn)入塑性階段時(shí)的狀態(tài)，考慮滑移擴(kuò)展階段灌漿體-土體界面的力學(xué)特性，針對(duì)傾斜型錨索和豎直型錨索兩種布置方式，分別求解滑移擴(kuò)展階段漿-土界面的應(yīng)力分布，為后期優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)、評(píng)估承載能力以及提升長(zhǎng)期穩(wěn)定性提供依據(jù)。

2、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

3、非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，包括：

4、分析非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索的受力，，考慮錨固段灌漿體和自由段灌漿體對(duì)錨索體系荷載傳遞模式的影響，構(gòu)建非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索荷載傳遞的力學(xué)平衡微分方程；

5、根據(jù)漿-土界面力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析漿-土界面切向受力狀態(tài)；

6、針對(duì)傾斜型錨索和豎直型錨索，基于力學(xué)平衡微分方程和漿-土界面切向受力狀態(tài)，分別計(jì)算漿-土界面處于滑移擴(kuò)展階段時(shí)不同類型錨索應(yīng)力分布；

7、其中，通過(guò)分析不同類型錨索法向應(yīng)力以及錨索在滑移擴(kuò)展階段的應(yīng)力分布規(guī)律，根據(jù)彈、塑性分區(qū)，對(duì)不同受力區(qū)間的力學(xué)平衡微分方程進(jìn)行描述，以此完成不同類型錨索的應(yīng)力分布計(jì)算，根據(jù)求解結(jié)果對(duì)錨桿的應(yīng)力分布進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)其受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)后期設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化以及承載能力評(píng)估。

8、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

9、非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算系統(tǒng)，包括：

10、數(shù)學(xué)模型構(gòu)建模塊，用于分析非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索的受力，考慮錨固段灌漿體和自由段灌漿體對(duì)錨索體系荷載傳遞模式的影響，構(gòu)建非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索荷載傳遞的力學(xué)平衡微分方程；

11、切向受力分析模塊，用于根據(jù)漿-土界面力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析漿-土界面切向受力狀態(tài)；

12、應(yīng)力分布計(jì)算模塊，用于針對(duì)傾斜型錨索和豎直型錨索，基于力學(xué)平衡微分方程和漿-土界面切向受力狀態(tài)，分別計(jì)算漿-土界面處于滑移擴(kuò)展階段時(shí)不同類型錨索應(yīng)力分布；

13、其中，通過(guò)分析不同類型錨索法向應(yīng)力以及錨索在滑移擴(kuò)展階段的應(yīng)力分布規(guī)律，根據(jù)彈、塑性分區(qū)，對(duì)不同受力區(qū)間的力學(xué)平衡微分方程進(jìn)行描述，以此完成不同類型錨索的應(yīng)力分布計(jì)算，根據(jù)求解結(jié)果對(duì)錨桿的應(yīng)力分布進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)其受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)后期設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化以及承載能力評(píng)估。

14、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

15、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法。

16、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

17、一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法。

18、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

19、一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開(kāi)的有益效果為：

21、本公開(kāi)的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，提出了滑移擴(kuò)展階段的概念，描述了漿-土界面產(chǎn)生塑性區(qū)但未完全進(jìn)入塑性階段時(shí)的狀態(tài)，將錨固段鋼絞線與灌漿體共同考慮，針對(duì)傾斜型錨索和豎直型錨索，分別求解滑移擴(kuò)展階段漿-土界面應(yīng)力分布，與彈性階段求解的應(yīng)力分布相比更加準(zhǔn)確，節(jié)約支護(hù)成本，本公開(kāi)的計(jì)算方法具有普遍適用性。

22、本公開(kāi)的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，考慮了滑移擴(kuò)展階段灌漿體-土體界面的力學(xué)特性，針對(duì)傾斜型錨索和豎直型錨索兩種布置方式，能夠廣泛適用于不同的工程場(chǎng)景，如基坑支護(hù)中常見(jiàn)的傾斜型錨桿，以及抗浮設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的豎直型錨桿。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算結(jié)果，對(duì)錨桿的應(yīng)力分布進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)其受力狀態(tài)，為砂土層中錨索的工程應(yīng)用和工程災(zāi)害防治提供有力的科學(xué)依據(jù)，具有重要意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，其特征在于，構(gòu)建非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索荷載傳遞的力學(xué)平衡微分方程的過(guò)程為：

3.如權(quán)利要求2所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索荷載傳遞力學(xué)模型，考慮漿砂結(jié)石體往往在滑移剪切過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生整體破壞，考慮錨固段灌漿體和自由段灌漿體對(duì)錨索體系荷載傳遞模式的影響，對(duì)于錨固段灌漿體以及自由段灌漿體取微元段，分別得到力學(xué)平衡關(guān)系微分方程。

4.如權(quán)利要求1所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)漿-土界面力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析，將漿-土界面剪切力學(xué)關(guān)系假設(shè)為理想線彈塑性模型，定義漿-土界面剪切破壞強(qiáng)度公式，獲取漿-土界面切向受力狀態(tài)。

5.如權(quán)利要求1所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，其特征在于，定義漿-土界面的滑移擴(kuò)展階段為：隨著軸向荷載的不斷增大，漿-土界面剪切應(yīng)力不斷增加，非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索漿-土界面剪切應(yīng)力最大值出現(xiàn)在自由段與錨固段交界位置，并向錨索兩端單調(diào)遞減，當(dāng)界面剪切應(yīng)力最大值超過(guò)其剪切破壞強(qiáng)度時(shí)，界面即進(jìn)入塑性狀態(tài)，塑性區(qū)隨著軸向荷載的增加向錨索兩端發(fā)展，將漿-土界面產(chǎn)生塑性區(qū)但未完全進(jìn)入塑性階段時(shí)的狀態(tài)稱為滑移擴(kuò)展階段。

6.如權(quán)利要求1所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法，其特征在于，考慮到不同布置類型的錨索法向應(yīng)力不同，將傾斜型錨索和豎直型錨索兩種類型錨索在滑移擴(kuò)展階段的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行分開(kāi)描述，傾斜型錨索具有足夠的埋置深度，屬于深埋結(jié)構(gòu)，不同截面的法向應(yīng)力不隨位置改變，則錨索不同截面的漿-土界面剪切破壞強(qiáng)度保持恒定，根據(jù)彈、塑性分區(qū)，對(duì)不同受力區(qū)間力學(xué)平衡關(guān)系進(jìn)行描述。

7.非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法。

9.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)提供了非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索滑移擴(kuò)展階段應(yīng)力分布計(jì)算方法及系統(tǒng)，涉及錨索支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，包括：分析拉拔過(guò)程中非全長(zhǎng)粘結(jié)型錨索的受力，考慮自由段灌漿體對(duì)錨索體系荷載傳遞模式的影響，構(gòu)建錨索荷載傳遞的力學(xué)平衡微分方程；根據(jù)力學(xué)平衡微分方程分析漿?土界面切向受力狀態(tài)；針對(duì)傾斜型錨索和豎直型錨索，基于漿?土界面切向受力狀態(tài)，分別計(jì)算漿?土界面處于滑移擴(kuò)展階段時(shí)不同類型錨索應(yīng)力分布。本公開(kāi)考慮滑移擴(kuò)展階段灌漿體?土體界面力學(xué)特性對(duì)錨桿荷載傳遞規(guī)律和應(yīng)力分布的影響，計(jì)算方法具有普遍適用性。

技術(shù)研發(fā)人員：雷鵬,韓健勇,閆建龍,李海,劉桂東,邵廣彪,狄鵬,梁曉波,車(chē)龍,劉一飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵四局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15