本文選題：錨筋 + 粘結材料　； 參考：《中國海洋大學》2015年碩士論文

【摘要】：錨固技術是通過埋設在土層中或巖石中的錨桿,將結構物與地層緊緊地鎖在一起,依賴錨桿與周圍地層的剪應力傳遞結構的拉力或使地層自身得到加固,以保持結構物和巖體的穩(wěn)定。在巖體工程中采用錨固技術,能夠提高巖體自身的強度和穩(wěn)定性、節(jié)約工程材料、縮小結構物的尺寸和減輕構件自重。錨固技術已經成為提高巖體工程穩(wěn)定性和解決復雜的巖體工程問題的有效方法之一。隨著錨固技術在巖土工程領域的推廣和應用,考慮到問題的相似性,廣大工程技術人員將巖土工程錨固技術應用到混凝土結構中,從而使得混凝土后錨固技術得到了廣泛的應用。本文采用數值模擬的分析方法研究錨筋、砂漿、混凝土三相介質界面粘結問題。利用ANSYS有限元計算軟件,對由錨筋、粘結材料、混凝土三種材料組成的復合體以及復合體中不同材料間的界面選取并使用合適的力學模型進行計算分析。本文選取了一系列不同粘結界面本構關系、粘結層厚度和混凝土外圍尺寸的模型進行計算,研究這些因素對錨固體系統(tǒng)起裂荷載、極限荷載、粘結應力分布的影響,并與已有的解析結果進行對比分析。主要研究成果如下：(1)基于ANSYS有限元軟件建立了一種由界面粘結滑移破壞控制的錨筋-砂漿-混凝土三相介質錨固體中的極限抗拔力。通過對算例的計算結果分析表明,本文所建立的模型能夠比較準確的反應錨固系統(tǒng)的受力特性。(2)通過控制模型幾何尺寸相同的情況下,根據第一組算例改變錨固系統(tǒng)中粘結界面的本構關系,通過計算結果表明,錨固系統(tǒng)起裂荷載的大小隨粘結界面剪切剛度的增大而降低,極限荷載、臨界裂縫長度的大小隨界面斷裂能的增大而增加。(3)通過控制粘結界面本構關系相同的情況下,根據第二組算例即保持錨桿直徑與混凝土外圍尺寸不變,變化開孔直徑(或粘結層厚度),通過計算結果表明,錨固系統(tǒng)的起裂荷載隨粘結層厚度的增加略有降低,極限荷載基本不變。(4)通過控制粘結界面本構關系相同的情況下,根據第三組算例即保持錨桿直徑與粘結層厚度不變,變化混凝土外圍尺寸,通過計算結果表明,起裂荷載與極限荷載均保持不變。(5)將數值模擬分析計算的結果與以往解析模型計算時僅將砂漿層作為剪滯模型的結果進行比較分析,通過計算結果表明,中間粘結層是存在軸向應力的,解析結果與數值模擬結果當粘結界面的剪切剛度比較大時起裂荷載差距較大,當斷裂能比較小時極限荷載差距較大,其中產生的差異是由粘結層的軸向變形引起的,由此說明以往提出的解析計算方法在界面剪切剛度較小且斷裂能較大時才對起裂荷載以及極限荷載均適用。
[Abstract]:The anchoring technology is to lock the structure and the stratum tightly together by the anchor rod embedded in the soil layer or rock, depending on the tensile force of the shear stress transfer structure between the anchor rod and the surrounding strata or to strengthen the stratum itself. To maintain the stability of the structure and rock mass. Anchorage technology used in rock mass engineering can improve the strength and stability of rock mass, save engineering materials, reduce the size of structure and reduce the weight of components. Anchorage technology has become one of the effective methods to improve the stability of rock mass engineering and solve complex rock engineering problems. With the popularization and application of anchoring technology in geotechnical engineering field, considering the similarity of the problems, geotechnical engineering anchoring technology is applied to concrete structure. As a result, the post-anchoring technology of concrete has been widely used. In this paper, the interfacial bond problem of anchor bar, mortar and concrete three-phase medium is studied by numerical simulation. The finite element analysis software ANSYS is used to calculate and analyze the interface of the composite composed of anchor bar, bond material and concrete, and the interface between different materials in the composite, and the appropriate mechanical model is used to calculate and analyze it. In this paper, a series of models of different bond interface constitutive relations, thickness of bond layer and external size of concrete are selected to calculate the effects of these factors on the initial crack load, ultimate load and bond stress distribution of Anchorage system. The results are compared with the existing analytical results. The main research results are as follows: (1) based on ANSYS finite element software, a kind of ultimate pull-out force in the anchor bar, mortar and concrete three-phase medium Anchorage body controlled by interfacial bond-slip failure is established. The results of numerical examples show that the model established in this paper can accurately respond to the mechanical characteristics of the anchoring system. (2) by controlling the model with the same geometric size, According to the first set of examples, the constitutive relation of the bond interface in the Anchorage system is changed. The calculation results show that the initial crack load of the anchoring system decreases with the increase of the shear stiffness of the bond interface, and the ultimate load is limited. The critical crack length increases with the increase of the interface fracture energy. (3) by controlling the bond interface constitutive relation is the same, according to the second set of examples, the diameter of the anchor rod and the external size of the concrete are kept unchanged. The calculated results show that the initial crack load of the anchoring system decreases slightly with the increase of the thickness of the bond layer, and the ultimate load is basically unchanged. (4) under the same constitutive relation of the bond interface, the initial load of the anchoring system decreases slightly with the increase of the thickness of the bond layer. According to the third group of examples, the diameter of anchor rod and the thickness of bond layer are kept constant, and the outer size of concrete is changed. The calculation results show that, The initial crack load and ultimate load remain unchanged. (5) the results of numerical simulation and calculation are compared with those of the previous analytical model only when the mortar layer is used as the shear lag model. There is axial stress in the intermediate bond layer. The analytical results and numerical simulation results show that the gap of initial crack load is larger when the shear stiffness of the bond interface is large, and the limit load difference is larger when the fracture energy is small. The difference is caused by the axial deformation of the bond layer, which shows that the analytical calculation method proposed in the past is suitable for both the initiation load and the ultimate load when the interface shear stiffness is small and the fracture energy is large.
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU37

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