巖錨吊車梁錨桿錨固長度的優(yōu)化計算.pdf

1、巖錨吊車梁作為一種先進的結構形式，憑借其諸多優(yōu)點在水電站地下廠房中得到廣泛的應用。錨桿對于巖錨吊車梁的結構穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用，通過錨桿將鋼筋混凝土吊車梁與圍巖緊緊的聯(lián)系在一起，組成穩(wěn)定的錨固系統(tǒng)，來達到安全工作的目的。 由于巖體的力學性質十分復雜，使得人們對錨桿錨固機理的了解還不夠深入，巖錨吊車梁錨固計算的方法有待完善。目前所采用的常規(guī)方法為剛體平衡法，該方法思路清晰，受力模型簡單，便于工程設計采用，但未能考慮到吊車梁與巖體之間

2、的協(xié)調變形，無法考慮洞室開挖對結構的影響，因此，該方法需要進一步改進。對巖錨吊車梁進行數(shù)值計算，分別考慮到洞室的開挖和吊車荷載作用對錨桿受力的影響，可以更加準確的模擬結構的實際受力情況，使優(yōu)化計算成為可能。 本文對新疆下坂地水利樞紐工程地下廠房主洞室上游墻巖錨吊車梁上排受拉錨桿的錨固長度進行了計算分析。首先利用傳統(tǒng)的剛體平衡法計算得出了錨桿錨固長度為9.0m，然后利用有限元分析軟件對結構進行了數(shù)值模擬，在不同的錨桿錨固長度條件下

3、建立有限元計算模型，錨桿錨固長度分別取為9.0m、8.5m、8.0m、7.5m、7.0m、6.5m、6.0m、5.5m。在不同的錨固長度情況下，考慮廠房下部的開挖和吊車輪壓荷載的作用對結構的影響，得出了應力沿錨桿長度方向的變化規(guī)律、吊車梁頂部和底部的位移以及接觸面上的應力分布情況。通過計算分析，得出了以下主要結論： 1.在不同的錨固長度條件下，錨桿上的應力分布規(guī)律基本一致，應力值在靠近梁壁接觸面的部位最大，并且，隨著錨桿錨固長度

4、的減小，錨桿單元的最大應力有向梁壁接觸面接近的趨勢，應力沿錨桿長度方向逐漸減小并趨于平穩(wěn)； 2.錨桿單元的最大應力、吊車梁頂部和底部的位移及接觸面上的拉、壓應力值都隨著錨固長度的增加而減小，但這種減小的趨勢隨著錨固長度的增長而變得愈加不明顯； 3.整個結構受洞室開挖和吊車荷載作用的雙重影響，在輪壓作用前后，錨桿單元的應力變化較大，而吊車梁的位移及接觸面的應力變化較小，輪壓對結構的影響隨錨桿錨固長度的減小而有變大的趨勢；

5、 4.在計算所選取的8個錨固長度中，錨固長度減小至5.5m時，梁壁接觸面頂部單元所受到的拉應力達到材料的抗拉強度，接觸面有被拉壞的可能，當錨固長度增至6.0m時，整個結構處于穩(wěn)定狀態(tài)，最大應力值和最大變形值均小于結構安全所要求的允許值。因此，取錨同長度為6.0m作為計算的最后結果。 在以上結論的基礎上，將不同的計算方法得出的結果進行對比分析，出現(xiàn)差異主要是由于剛體平衡法在考慮洞室開挖以及吊車梁與巖體之間的粘結力與協(xié)調變形等