文档名：基于理论承载性能与应力扩散计算的高强预应力锚索适配垫板设计方法
摘要：垫板是高强预应力锚索系统的核心组成构件,当其与锚索间适配性不足时,会出现结构可靠性低以及围岩支护效果差等问题.基于垫板的承载力学特性及其应力扩散作用,提出适配高强预应力锚索的垫板设计方法.为此,首先分析垫板的应力扩散作用与锚索的支护效应间的关联性.其次,基于不同形式垫板的结构受力特征,提出碗形垫板和平板形垫板的理论承载力计算公式,并由此计算得到满足高强预应力锚索承载性能需求的垫板型式及其结构参数.接着,通过建立"垫板(碗形、平板形)-围岩"三维数值仿真模型,分析不同型式及结构参数垫板的围岩应力扩散效果,并由此优选得到适配高强预应力锚索的垫板型式及其结构参数.最后,通过现场应用案例,分析适配垫板下高强预应力锚索系统支护效果.研究结果表明:提出的垫板设计方法实现了对高强预应力锚索系统中垫板的有效选用,适配加载300kN的高强预应力锚索系统垫板为25cm×25cm×16mm的碗形垫板,其拱高35mm、孔口半径32mm、碗底半径75mm;同时,适配垫板下高强预应力锚索系统的围岩变形控制效果提升了11.9％～15.2％.研究结果有助于提升高强预应力锚索系统的可靠性与支护效果,并为预应力锚固系统中垫板的设计提供了一种可行且有效的方法.
Abstract：Thefaceplateisthecorecomponentofhigh-strengthprestressedanchorcablesystem.Whenitsadaptabilitytotheanchorcableisinsufficient,problemssuchaslowstructuralreliabilityandpoorperimeterrocksupportwilloccur.Thepurposeofthispaperwastoproposethedesignmethodoffaceplateforhigh-strengthprestressedanchorcablebasedontheloadbearingcharacteristicsandstressdiffusionofthefaceplate.Firstly,thecorrelationbetweenthestressdiffusioneffectofthefaceplateandthesupporteffectoftheanchorcablewasanalyzed.Secondly,thetheoreticalbearingcapacitycalculationformulasofbowl-shapedfaceplateandflat-shapedfaceplatewereproposedbasedonthestructuralforcecharacteristicsofdifferentfaceplates.Thefaceplatetypeanditsstructureparameterstomeetthedemandofthebearingperformanceofhigh-strengthprestressedanchorcablewereobtainedbycalculating.Thestressdiffusioneffectofdifferenttypesandstructureparametersoffaceplateswasanalyzedthroughtheestablishmentofthethree-dimensionalnumericalsimulationmodelof"faceplate(bowl-shaped,flat-shaped)-surroundingrock",andtheadaptedfaceplatetypeanditsstructureparametersforhigh-strengthprestressedanchorcablewereoptimized.Finally,thesupporteffectofhigh-strengthprestressedanchorcablesystemundertheadaptedfaceplatewasanalyzedthroughtheon-siteapplicationcases.Theresultsareshownasfollows.Theproposedfaceplatedesignmethodrealizestheeffectiveselectionoffaceplateforhigh-strengthprestressedanchorcablesystem.Thefaceplateofthehigh-strengthprestressedanchorcablesystemsuitableforloading300kNisabowl-shapedfaceplateof25cm×25cm×16mm,withanarchheightis35mm,apertureradiusof32mm,andaradiusof75mmatthebottomofthebowl.Meanwhile,therockdeformationcontroleffectofthehigh-strengthprestressedanchorcablesystemundertheadaptedfaceplateisimprovedby11.9％～15.2％.Theresultscanimprovethereliabilityandsupporteffectofthehigh-strengthprestressedanchorcablesystem,andprovideafeasibleandeffectivemethodforthefaceplatedesignoftheprestressedanchoragesystem.
作者：郭新新 高新强 吴锦花 Author：GUOXinxin GAOXinqiang WUJinhua
作者单位：成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059石家庄铁道大学河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室,河北石家庄050043
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(5)
分类号：U45
关键词：高强预应力锚索 承载性能 应力扩散 碗形垫板 平板垫板
Keywords：high-strengthprestressedanchorcable load-bearingcapacity stressdiffusion bowl-shapedfaceplate flat-shapedfaceplate
机标分类号：U448.27TU311.2TL329+.2
在线出版日期：2024年7月8日
基金项目：河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室开放课题，国家自然科学基金，河北省省级科技计划资助项目基于理论承载性能与应力扩散计算的高强预应力锚索适配垫板设计方法[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(5)郭新新 高新强 吴锦花垫板是高强预应力锚索系统的核心组成构件,当其与锚索间适配性不足时,会出现结构可靠性低以及围岩支护效果差等问题.基于垫板的承载力学特性及其应力扩散作用,提出适配高强预应力锚索的垫板设计方法.为此,首先分析垫板的...参考文献和引证文献
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