基于锚杆传力性能的铁底板锚固设计研究

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钢结构柱脚锚固问题是钢结构体系的重要环节,随着高层钢结构建筑的发展以及一些特殊重载钢结构的应用,钢柱脚锚固设计问题变得复杂起来,本文研究的铁底板锚固问题,便是其中的一种。由于荷载大、锚固锚杆多,多根锚杆之间以及多根锚杆与钢板之间的协同工作或变形协调条件的满足成为求解这一类问题的关键。本文提出了一种基于单根锚杆传力性能的全过程分析法,主要用于解决此类铁底板锚固设计问题。论文从钢筋混凝土粘结性能的基本理论出发,分析、比较了参考文献中各种粘结应力公式,借助已有的公式模型,推导出锚杆体任一点处的滑移公式,并通过混凝土中单根锚杆的数值模拟分析,确定出数值模拟时宜采用的粘结滑移本构关系;并以这种粘结滑移本构关系为基础,结合具体算例对单根锚杆三种典型的理论分析方法进行对比计算,提出对单根锚杆进行全过程分析宜采用基于Mindlin位移解的近似算法;最后在单根锚杆研究结果的基础上,建立了铁底板锚固问题的ANSYS有限元模型;分析结果显示,依据本文方法获得的计算结果,可以很好地模拟多根锚杆的协同工作问题,并能考虑铁底板的刚度对变形协调条件的影响。由本文研究可以得出如下结论:铁底板在多根锚杆作用下的锚固设计,依赖于锚杆和锚板受力变形协调条件的满足;外荷载的大小、作用位置的变化将直接影响参于受力的锚杆数目,以及锚杆的受力分配比重。对此类锚固问题的求解,不能简单地将总荷载平均分配到单根锚杆上。
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