《拉剪耦合作用下竹筋複合錨桿錨固機理及演化規律研究》是依託同濟大學，由任非凡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：拉剪耦合作用下竹筋複合錨桿錨固機理及演化規律研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：任非凡
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
我國正面臨大量土遺址保護與加固問題，錨固是解決該問題的一種有效途徑。竹筋複合錨桿因其良好的應變協調能力、高承載力、抗腐蝕性強以及造價低廉等特點，在土遺址保護和加固工程中具有極大的套用潛力。該類錨桿在土遺址土體錨固過程中承受拉力與剪力共同作用，但目前對竹筋複合錨桿在拉剪耦合作用下的錨固性能、應力分布特徵、破壞模式等問題尚缺乏科學認識，已成為制約該類錨桿推廣套用的主要瓶頸。本課題擬基於損傷與斷裂力學理論，綜合採用離心模型試驗、數值模擬和理論分析等手段，對拉剪耦合作用下竹筋複合錨桿的錨固性能、變形特徵與破壞模式進行系統研究，建立可考慮界面損傷斷裂的數值分析方法，探討不同錨桿安設角度、錨固長度、錨桿剛度、錨固層數與間距以及不同粗糙度結構面等因素對竹筋複合錨桿拉剪耦合錨固性能的影響，確定竹筋複合錨桿的最優布設方式，揭示竹筋複合錨桿的錨固機理及演化規律，為竹筋複合錨桿的設計計算及施工最佳化提供理論依據。
結題摘要
本項目基於損傷與斷裂力學理論，結合文獻調研以及前期研究成果，採用雙剪模型試驗、離心模型試驗以及數值解析對拉剪耦合作用下竹筋複合錨桿的錨固性能進行系統研究。揭示竹筋複合錨桿在不同安設角度、不同錨固長度、不同錨固層數、不同抗彎剛度等條件下錨固系統的荷載-位移關係、破壞模式、應力應變分布及演化規律。在此基礎上，對比分析複合錨桿各組成材料及錨固系統各界面的軸向應力/應變、彎矩、界面剪應力等隨荷載變化的演化規律與特徵，且通過與只考慮軸向加固作用的普通錨桿對比分析，得出竹筋複合錨桿的抗彎剪作用對邊坡穩定性的貢獻。最後，以某工程實際邊坡為例，採用強度折減有限元法，對其錨固前、後的邊坡穩定性進行分析對比，探討了竹筋複合錨桿對邊坡穩定性的貢獻。研究結果對竹筋複合錨桿的設計計算及施工最佳化具有重要的基礎理論意義，同時對其他類型錨桿的錨固機理研究也具有借鑑意義。主要結論如下： （1）結合荷載-位移關係曲線特徵，安設角度為 0°的複合錨桿錨固系統所提供的承載力最大，且隨著安設角度的增大， 承載力逐漸降低。 破壞方式主要表現為複合錨桿的剪下破壞。 （2）複合錨桿彎矩集中分布在結構面附近，兩邊錨固段彎矩為負值，體現為向上凸起，中間自由段彎矩為正值，體現為向下凸起。 （3）隨著荷載的增大，複合錨桿軸向應力逐漸升高，影響範圍逐漸變大；剪應力逐漸升高，且剪應力峰值逐漸向錨固端移動。 （4）通過對比不同抗彎剛度錨桿錨固作用下邊坡的變形破壞特徵，抗彎剛度較大的錨桿可明顯增大邊坡的穩定性能，從而表明考慮錨桿的抗彎性能是必要的。 （5）通過對比不同錨固層數條件下的邊坡變形破壞特徵，2層有機玻璃錨桿布置能夠承受更大的荷載，且其破壞方式表現為自上而下漸進破壞。 （6）提出了複合錨桿的軸向位移和切向位移的變形理論，通過該理論獲得了負荷-位移曲線中的兩個特徵點對應的軸向位移和切向位移的理論解。
