[发明专利]一种确定锚固结构锚固体合理锚固长度的方法

说明书

本发明提供了一种确定锚固结构锚固体合理锚固长度的方法，本发明依据理论计算获得的锚固体界面应力分布规律，推导出锚固体临界锚固长度的计算公式，在综合分析锚固结构安全度的基础上，将锚固体临界锚固长度乘以安全系数作为锚固体合理锚固长度的计算公式，并进行现场试验以保证工程的安全性。相对于规范关于锚固体界面平均剪应力的假设，本发明导出的锚固体合理锚固长度的计算公式，更能较准确的反映锚固结构实际受力状态，且确定的锚固长度与现场实测吻合，对于改变现行锚固结构设计中锚固长度采用的过长、设计过于保守等问题具有重要的理论意义与实践价值，市场应用前景广阔，社会效益显著。

技术领域

本发明涉及锚固结构设计技术领域，特别是一种确定锚固结构锚固体合理锚固长度的方法。

背景技术

锚固结构设计的核心关键内容之一就是锚固长度的确定，如何合理的确定锚固长度，既关系到锚固结构的安全，又对锚固工程的造价产生重要的影响，是锚固理论研究中一个非常重要的课题。大量研究表明，锚固结构存在一个锚固长度，超过此长度，其承载能力将不再明显增大，这就是临界锚固长度，这个长度在锚固结构中是普遍存在的。

Fujita(1977)等总结了30例现场试验成果，提出了临界锚固长度概念，认为超过这个长度，极限抗拔力增加很少。赵树德在1980年代的一项研究成果表明，对于全长锚固的砂浆锚杆来说，其锚固力并不随锚杆长度增加而增大。这是中国较早发现临界锚固长度现象的例子。张洁(2005)采用理想弹塑性荷载传递函数，推导出了锚杆临界锚固长度的解析解。龙照(2010)假定锚固体与周围岩土体之间剪应力呈倒三角形分布，并引入与抗拔桩类似的剪切位移模型，根据锚杆锚固体与周围岩土体之间的位移协调原理，提出了一种锚杆临界锚固长度的简化计算方法。付世雄(2016)对临界锚固长度确定机理进行了分析，通过数值模拟和现场拉拔试验发现临界锚固长度确实是存在的。李怀珍(2017)研究表明，锚固结构弹性极限承载力主要受锚固剂-围岩界面容许抗剪强度的影响，而界面剪切刚度是临界锚固长度的关键控制因素。黄明华(2018)基于锚固界面的一种非线性剪切滑移模型，建立了一种锚杆临界锚固长度的计算方法，通过工程案例进行了检验，计算得到的临界锚固长度与工程实际的锚固长度具有较好的一致性。

虽然国内外学者对临界锚固长度开展了大量的研究工作，但是临界锚固长度与锚固结构中合理锚固长度还不是同一个概念。一般说的锚固结构合理锚固长度是指锚固长度的取值及其最优化问题。大量工程实践及技术经济的综合分析表明，它不单是一个力学问题，而且也是一个技术问题和经济问题。换而言之，它不是一个单一指标，而是一个综合指标。因此，应该从不同方面进行综合分析比较，才能得出一个科学合理并且具有实际工程意义的合理锚固长度。目前锚固结构设计中确定锚固段长度的方法主要是规范推荐的方法，即利用平均应力法确定锚固长度。目前用该方法确定锚固长度存在诸多不合理之处。锚固体界面剪应力分布主要集中在锚固段的前端部，随着荷载的增大，端部界面脱粘产生滑移，应力分布范围也将向深部移动。这样复杂多样的应力状态仅用一个矩形分布的平均剪应力来代替，与实际情况相差太远。如何确定锚固结构锚固体的合理锚固长度，这是摆在锚固结构设计者面前的一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定锚固结构锚固体合理锚固长度的方法，旨在解决现有技术中锚固结构设计中锚固长度采用的过长、设计过于保守的问题，在锚固结构安全性满足的情况下，提高经济性。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种确定锚固结构锚固体合理锚固长度的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、确定锚固结构以及被加固岩土体的物理力学参数；

S2、根据锚固体界面剪应力分布求出锚固体临界锚固长度；

S3、通过对求出的锚固体临界锚固长度乘以安全系数作为锚固结构锚固体合理锚固长度；

S4、通过现场检验获得实际有效锚固长度，并根据规范获得规范所需锚固长度，根据有效锚固长度和规范所需锚固长度验证所述合理锚固长度的准确性。