0 引 言

由于地層工程性質(zhì)較差，傳統(tǒng)錨桿支護(hù)方式在軟土地區(qū)的應(yīng)用受到極大限制；并且錨桿桿體易出紅線，鋼筋（鋼絞線）等桿體在地下結(jié)構(gòu)完工后留置于土層中，成為鄰近地下構(gòu)筑物施工時(shí)的障礙物，也不利于其在用地緊張區(qū)域的推廣應(yīng)用。而大直徑可回收錨桿的工程實(shí)踐有望改善錨桿支護(hù)方式在軟土地區(qū)基坑工程中的應(yīng)用。大直徑可回收錨桿屬壓力型錨桿，其桿體與錨固體之間通過套管隔離，在錨固體端部設(shè)置一承載板與桿體連接，桿體受力后，首先傳遞至承載板，通過承載板作用于錨固體，最后由錨固體與周邊土層的摩阻力傳遞于周邊土層[1-2]，如圖1 所示。

圖1 壓力型錨桿傳力機(jī)理示意圖

Fig. 1 Structu地基沉降由什么組成re and stress mechanism of pressure-type anchor

當(dāng)前對(duì)于壓力型錨桿受力變形特性的研究并不少見，且以理論和模型試驗(yàn)研究為主，如趙明華等根據(jù)能量原理，推導(dǎo)了壓力型錨桿的軸力與位移計(jì)算式[3]；

張永興等為研究在軟質(zhì)沉積巖條件下壓力型錨桿的力學(xué)性能,進(jìn)行了縮尺模型排水板塑料排水板價(jià)格試驗(yàn)[4]；張愛民等利用無限體內(nèi)一點(diǎn)受集中力作用的Love 位移與應(yīng)力函數(shù)解，得到壓力型錨桿錨固段錨固效益特性[5]；孫玉寧等通過電測(cè)試驗(yàn)等方法對(duì)錨端可回收錨桿錨固段力學(xué)特征進(jìn)行研究[6]。

傳統(tǒng)壓力型錨桿在硬土地區(qū)應(yīng)用較多，且錨固體直徑多小于300 mm，而當(dāng)前大直徑可回收錨桿的工程應(yīng)用尚處于起步階段，對(duì)于其承載變形特性的研究較為匱乏。大直徑可回收錨桿是指利用特殊施工機(jī)械，在土層中用旋噴攪拌法形成水泥土樁體，并插入鋼絞線（或鋼筋、型鋼）等錨筋，形成直徑可達(dá)300～800mm 的壓力型可回收錨桿。擬通過加大錨固體直徑的方式，增大錨固體與周邊土層的接觸面，從而達(dá)到提高其承載力的目的。

此類大直徑可回收錨桿在少數(shù)工程實(shí)踐中得到了應(yīng)用，但對(duì)其承載變形特性的研究很少見諸報(bào)道。本文擬通過大型商業(yè)化有限元軟件ABAQUS 對(duì)其受力過程進(jìn)行模擬，并進(jìn)行了不同長(zhǎng)度，不同直徑，及不同傾角等參數(shù)的影響分析。

1 數(shù)值分析簡(jiǎn)化模型

本文有限元模擬以某實(shí)際工程中的現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)為對(duì)照，建立模型時(shí)參數(shù)均參考實(shí)際工程進(jìn)行取值。

為簡(jiǎn)化模型便于計(jì)算，通過加權(quán)平均法將多層土簡(jiǎn)化為均質(zhì)土。錨固體重度同土體，錨固體直徑為500 mm，錨固段長(zhǎng)8m，自由段長(zhǎng)9m。由于單根錨桿拉拔試驗(yàn)隊(duì)周邊土體影響有限，因而土體范圍尺寸為25 m×10m×14m。其余部分參數(shù)具體如表1 所示。

數(shù)值模擬的幾何地基處理的方法有幾個(gè)模型如圖2 所示。

模擬分析中土體本構(gòu)模型采用廣義 Mohr-Coulomb 準(zhǔn)則，接觸問題采用基于直接約束的接觸算法，在錨固體、錨板與土體的交界處分別設(shè)置接觸面，并采用修正的滑動(dòng)庫(kù)侖摩擦模型。施工工況共分為4步：①平衡地應(yīng)力；②施加擋墻，開挖部分土體，便于施加拉拔荷載；③施工錨桿桿體；④施加拉拔荷載，采用施加位移的加載方式。

為比較不同參數(shù)對(duì)錨桿力學(xué)特性的影響，在保證其他參數(shù)一致的情況下分別改變錨固體長(zhǎng)度、錨固體直徑與錨固體水平傾角，共建立12個(gè)模型并依照上述方式進(jìn)行加載計(jì)算，結(jié)果如下。

圖2 數(shù)值分析模型示意圖

Fig. 2 Model of numerical analysis

2 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

2.1 錨固體受力對(duì)周邊土體的影響

初始模型施加位移荷載至極限狀態(tài)時(shí)，整體變形云圖與錨桿變形云圖如圖3 所示。

圖3 極限狀態(tài)時(shí)整體與錨桿變形云圖

Fig. 3 Nephogram of whole model and anchor in limit state

從極限狀態(tài)時(shí)，錨固體與周邊土層關(guān)系可以看出，產(chǎn)生變形的范圍基本僅限于錨固體本身，對(duì)周邊土層的影響較小，受影響土層范圍約在1 倍錨固體直徑范圍以內(nèi)。從錨桿體的變形圖可以看出，錨桿體將荷載通過承載板直接傳遞到錨固體中，錨固體底端錨板處的變形最大，達(dá)到約 30 mm ，且錨桿體的變形量由底端向頂端逐步遞減，塑料排水板作用錨固體頂端的變形值極小，約為2.5 mm。

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