2025-06-04 3834 0
摘要
本文總結(jié)了由兩個(gè)拖曳嵌入錨構(gòu)成的串聯(lián)錨的解析模型與試驗(yàn)研究成果。采用錨間距為5.4倍錨板長(zhǎng)度的串聯(lián)錨進(jìn)行拖曳嵌入試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了建立的解析模型。研究表明：（1）經(jīng)校準(zhǔn)后的串聯(lián)錨預(yù)測(cè)模型可有效預(yù)測(cè)串聯(lián)錨中前錨與后錨的極限承載力、運(yùn)動(dòng)軌跡及錨體俯仰角；（2）串聯(lián)拖曳嵌入錨的總極限承載力可能超過單個(gè)錨承載力的兩倍，這是由于串聯(lián)布置使前錨在受到約束時(shí)動(dòng)員出比其作為單獨(dú)錨自由旋轉(zhuǎn)時(shí)更大的旋轉(zhuǎn)阻力。 串聯(lián)拖曳嵌入錨 將兩個(gè)拖曳嵌入錨串聯(lián)連接，通常稱為串聯(lián)錨，這種方式可利用現(xiàn)有設(shè)備提升錨固承載力。 圖1.串聯(lián)拖曳嵌入錨及其入土軌跡示意圖 串聯(lián)拖曳嵌入錨的簡(jiǎn)化解析模型 01 單錨拖曳模型 本研究采用由Aubeny和Chi提出的簡(jiǎn)化型單錨拖曳模型，適用于黏土中的拖曳嵌入行為。 圖2.單個(gè)錨體的幾何構(gòu)型示意圖 拖曳載荷可簡(jiǎn)化為三個(gè)分量：沿錨板表面的分力H、垂直于錨板表面的分力V，以及相對(duì)于某一參考點(diǎn)（如錨板中軸線）的彎矩M。這三種載荷共同作用下，會(huì)導(dǎo)致錨的破壞，并引起錨發(fā)生沿錨板方向的平移位移（δh）、垂直于錨板方向的垂直位移（δv），以及繞該參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)（δβ）。 Aubeny和Chi提出了一種數(shù)學(xué)表達(dá)式，用于描述錨在組合荷載作用下的屈服面： Npmax：純法向加載條件下的法向承載力系數(shù)；Ntmax：純面內(nèi)剪切加載條件下的面內(nèi)剪切承載力系數(shù)；Nmmax：純旋轉(zhuǎn)加載條件下的旋轉(zhuǎn)承載力系數(shù)；m，n，p，q：相互作用系數(shù)，用于確定屈服面的形狀。 簡(jiǎn)化拖曳模型假設(shè)錨在拖曳入土過程中迅速達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)錨線張力與土體的不排水抗剪強(qiáng)度以及錨板面積成正比，通過平衡承載力系數(shù)Ne表征（見圖2）。 其中，su為黏土的不排水抗剪強(qiáng)度，Af為錨板面積。錨在錨板面法向和切向方向上的微分位移比（圖2中的Rnt）以及旋轉(zhuǎn)與平行于錨板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)比（圖2中的Rrt）在該平衡狀態(tài)下均被假定為常數(shù)。這些模型輸入?yún)?shù)Ne和Rrt可與公式(1)中的屈服面相聯(lián)系。參數(shù)Ne表示組合荷載（V，H，M）導(dǎo)致錨破壞時(shí)，當(dāng)前狀態(tài)點(diǎn)到屈服面的距離，而Rnt和Rrt分別表示該點(diǎn)在V?H平面與M?H平面上的切向斜率（圖3）。 圖3.不同相互作用系數(shù)(m、n、p和q)的屈服面上不同Ne、Rnt和Rrt值的示例(a)Ne，Rnt；(b)Rrt與屈服面相互作用系數(shù)n和q 輸入變量Ne、Rnt和Rrt對(duì)屈服面相互作用系數(shù)m、n和q（公式1)最為敏感；因此，這些系數(shù)可通過拖曳試驗(yàn)中測(cè)量錨體入土軌跡和載荷來估算（圖4）。 圖4.拖曳嵌入預(yù)測(cè)結(jié)果示例：(a)不同Ne值下的承載力；(b)不同Rnt值下的入土軌跡 錨眼處錨線與水平方向夾角θa（圖2）的計(jì)算采用Neubecker與Randolph（1995）提出的簡(jiǎn)化錨-錨線相互作用模型。該模型基于土體對(duì)錨線提供的承載阻力和剪切阻力，建立了錨眼處錨線張力與泥面處錨線張力之間的函數(shù)關(guān)系式。 錨運(yùn)動(dòng)軌跡及泥面處錨線張力通過遞推方法求解，通過建立錨受力平衡與力矩平衡方程，逐步增量地推進(jìn)錨的切向位移，步長(zhǎng)為dt=Δt。該遞歸算法的具體實(shí)施步驟如下： 1. 設(shè)定錨初始嵌埋深度 2. 基于式(5)計(jì)算錨眼處張力 3. 通過式(8)校核錨眼處錨線初始傾角，并通過式(9)求解錨板轉(zhuǎn)角
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