一种压力型锚索极限抗压强度计算方法与流程

技术特征：
1.一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：(i)设计相应的锚固段长度和锚固段钻孔半径，对锚固段微元段的受力进行受力分析(ii)考虑锚固体，围岩体为线性弹性材料，锚固体与岩体之间的界面满足库仑准则(iii)锚固体截面上应力为均匀分布，得到锚固段剪应力分布的理论解(iv)根据锚固段剪应力分布的理论解，计算压力型锚索极限抗压强度(v)根据计算得到的压力型锚索极限抗压强度和设计值相比较，若满足要求则输出极限抗压强度，若不满足则考虑增加注浆长度或增加钻孔半径。2.根据权利要求1所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：步骤(i)对锚固段微元段的受力进行受力分析，具体的如下：沿锚固体长度方向取压力型锚索锚固段的一小微段，由该微段的平衡条件，得到微段平衡方程：σ
z
*πb
2-(σ
z
dσ
z
)πb
2-τ*2πbdz＝0 (1)dσ
z
2τdz＝0 (2)其中，σ
z-锚固体截面上的应力；b-钻孔的半径；τ-围岩对微段作用的剪应力。3.根据权利要求2所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：步骤(ii)锚固体与岩土体之间的界面满足无粘力的库仑条件，则有其中，τ-围岩对微段作用的剪应力；σ-围岩对微段作用的正应力；-界面上的内摩擦角。4.根据权利要求3所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：得到物理方程在应力均布的情况下，则σ
θ
＝σ
r
＝σ，得到下式其中，ε
r-锚固体界面上的应变；σ
r-锚固体界面上的应力；e、μ-锚固体的弹性模量、泊松比；σ-围岩对微段作用的正应力；σ
z-锚固体截面上的应力。5.根据权利要求4所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：得到微段的几何方程，并结合式(5)，ε
r
＝const，得到下式：u
r
|
r＝b
＝ε
r
*b
ꢀꢀ
(6)
其中，ε
r-锚固体界面上的应变；b-钻孔的半径。6.根据权利要求5所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：在在锚固体与岩体之间的界面上，有如下关系：σ＝k*u
r
|
r＝b (7)其中，k可以由无穷平面中圆孔受均布内压σ作用的位移解获得：其中，e
′
、μ
′‑
岩体的弹性模量、泊松比；b-钻孔的半径；c、-界面上的粘结力、内摩擦角。7.根据权利要求6所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合以上公式，计算得到锚固段剪应力分布的理论解，具体如下：其中，p-锚索的拉力b-钻孔的半径。8.根据权利要求7所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合公式(12)和公式(2)，能够得到以下关系：9.根据权利要求8所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合公式公式(3)～公式(8)得到σ和σ
z
之间的关系，具体如下：10.根据权利要求9所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合公式(13)和公式(14)，得到压力型锚索的极限抗压强度，具体如下：

技术总结
本发明公开了一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，包括以下步骤：设计相应的锚固段长度和钻孔半径，对锚固段微元段的受力进行受力分析；考虑锚固体，围岩体为线性弹性材料，锚固体与岩体之间的界面满足库仑准则；锚固体截面上应力为均匀分布，得到锚固段剪应力分布的理论解；根据锚固段剪应力分布的理论解，计算压力型锚索极限抗压强度；根据计算得到的压力型锚索极限抗压强度和设计值相比较，若满足要求则输出极限抗压强度，若不满足则考虑增加注浆长度或增加钻孔半径。本发明具有简便、快捷、可靠、计算成本低等特点；在通过公式可以计算剪应力和轴力的同时，通过本发明可以计算压力型锚索的极限抗压强度，可以更为合理的模拟压力型锚索的在施工后的实际受力状态，丰富了压力型锚索锚固段受力的计算公式，与实际工程更加契合。加契合。加契合。


技术研发人员：董捷 赵士荣 张国祥 陈洪运 郑瑞海 胡建林 肖世伟 田学伟
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司 张家口路桥建设集团有限公司
技术研发日：2022.01.24
技术公布日：2022/6/4