地下厂房岩锚梁接触面非线性有限元模拟方法
[Abstract]:The contact surface of rock anchor beam in underground powerhouse is a weak link in the whole structure of rock anchor beam. It is an important content of finite element numerical analysis of rock anchor beam to establish a reasonable contact surface simulation method. Aiming at the problem of contact between rock anchor beam and surrounding rock in underground powerhouse, the finite element mathematical model and mechanical model are constructed to simulate the nonlinear characteristics of rock anchor beam and surrounding rock contact. On the basis of Desai thin layer element, the finite element mathematical model of contact surface element of rock anchor beam is derived. The mathematical model is simple and convenient for finite element calculation. Combined with nonlinear elastic theory and elastic-plastic theory, a three-dimensional nonlinear mechanical model of rock anchor beam interface is proposed. The model can simulate the nonlinear phenomena in the elastic stage and the damage softening phenomenon in the plastic stage of the rock anchor beam interface. In view of the deformation characteristics of rock anchor beam such as closing, opening and shearing sliding, a segmental safety factor of anti-slip is put forward considering the phenomena of joint bonding, cracking and sliding. The finite element method of the proposed model is discussed in detail, and the finite element program is compiled accordingly. The model is applied to the finite element analysis of rock anchor beam in an underground powerhouse. Compared with the equivalent continuous model of contact surface, the stress of rock anchor beam calculated by the proposed model is slightly smaller, and the load is more borne by long anchor rod. The total deformation of the beam is increased by 2 ~ 3 mm, which indicates that the existence of the contact surface reduces the overall stability of the rock anchor beam, and the safety factor at the contact surface of the rock anchor beam is also slightly smaller, and the local tensile damage occurs. It is consistent with the cracking phenomenon of rock anchor beam contact surface in actual engineering, which shows that the proposed model can reasonably reflect the nonlinear contact characteristics of rock anchor beam contact surface. An effective finite element analysis method is provided for the stability analysis of rock anchor beam in underground powerhouse.
【作者单位】: 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室;中国电建成都勘测设计研究院有限公司;
【基金】:国家重点基础研究发展计划资助项目(2015CB057904) 国家自然科学基金资助项目(91215301;51279136) 教育部博士点基金资助项目(20130141110015)
【分类号】:TV223;TV731.6
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,本文编号:2331080
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