考虑剪切–滑移刚度变化的纤维筋锚杆锚固性能的能量算法

doi:10.13722/j.cnki.jrme.2016.1182

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摘要纤维增强塑料筋锚杆具有的高强度、耐腐蚀特性使其比传统钢锚杆更具应用前景，目前其相关研究尚处于起步阶段。锚固力学特征分析对其应用于锚固工程具有直接的指导意义，对此从纤维增强塑料筋锚杆拉拔试验所得P-s曲线出发，建立锚固段剪切滑移刚度沿程变化的界面黏结–滑移本构模型，该模型包含了对锚杆材料属性、岩土体性质、围岩应力状态以及接触面性质的综合反映。结合受力平衡方程和变形协调方程，以最小势能原理为约束条件，在边界条件下，通过离散迭代求解了端部锚固锚杆在拉拔荷载作用下锚固体轴向应力、侧阻力以及相对滑移的分布演化规律，并从能量角度推导端锚条件下锚杆临界锚固长度的计算模型。算例计算结果与实际工程所测得的规律和趋势相符，验证算法的合理性。该算法能够为纤维增强塑料筋锚杆锚固系统的分析和设计提供理论参考。

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关键词 ：岩土工程, 纤维增强塑料筋锚杆, 界面本构模型, 最小势能原理, 临界锚固长度

Abstract：纤维增强塑料筋锚杆具有的高强度、耐腐蚀特性使其比传统钢锚杆更具应用前景，目前其相关研究尚处于起步阶段。锚固力学特征分析对其应用于锚固工程具有直接的指导意义，对此从纤维增强塑料筋锚杆拉拔试验所得P-s曲线出发，建立锚固段剪切滑移刚度沿程变化的界面黏结–滑移本构模型，该模型包含了对锚杆材料属性、岩土体性质、围岩应力状态以及接触面性质的综合反映。结合受力平衡方程和变形协调方程，以最小势能原理为约束条件，在边界条件下，通过离散迭代求解了端部锚固锚杆在拉拔荷载作用下锚固体轴向应力、侧阻力以及相对滑移的分布演化规律，并从能量角度推导端锚条件下锚杆临界锚固长度的计算模型。算例计算结果与实际工程所测得的规律和趋势相符，验证算法的合理性。该算法能够为纤维增强塑料筋锚杆锚固系统的分析和设计提供理论参考。

Key words：岩土工程纤维增强塑料筋锚杆界面本构模型最小势能原理临界锚固长度

引用本文:

吴润泽1，2，刘元雪1，2，张裕1，2，胡明1，2. 考虑剪切–滑移刚度变化的纤维筋锚杆锚固性能的能量算法[J]. 岩石力学与工程学报, 2017, 36(6): 1504-1513.
WU Runze1，2，LIU Yuanxue1，2，ZHANG Yu1，2，HU Ming1，2. An energy method for calculating the anchoring performance of fiber reinforced plastic bolts with varying shear-slip stiffness. , 2017, 36(6): 1504-1513.

链接本文:

http://www.rockmech.org/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2016.1182 或 http://www.rockmech.org/CN/Y2017/V36/I6/1504

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