FRP螺旋锚(Fiber Reinforced Plastic helical plate anchor)是根据武汉大学土木建筑工程学院申请的国家自然科学基金项目《非饱和土坡变形机理和FRP螺旋锚护坡技术的研究》和导师多年来的实践经验而研制的。在基金的资助下,上届研究生周红安已对FRP螺旋锚进行了初步设计,并且进行了初步下锚试验。本文应用大型通用有限元软件MSC.Marc对FRP螺旋锚现场拉拔试验进行数值模拟,以期得到较为合理的设计参数,为FRP螺旋锚设计提供参考。 本文主要完成了如下内容: 1.介绍了锚杆分类,对锚杆的锚固机理和现有的计算理论进行综述,回顾了锚固工程的应用历史,重点对螺旋锚的应用和研究现状及其工作机理进行了详细介绍,进而介绍FRP螺旋锚的试制及研究进展情况,提出本文的重点工作。 2.详细介绍了数值模拟中的有限单元法理论及其在岩土工程中的应用情况,对大型通用有限元软件Marc的特点及其有限元理论做了简要概括。 3.在一系列假定基础上建立有限元模型,并对模型建立过程中的网格剖分技术、材料本构模型、界面接触处理方法及求解过程中的计算方法做了详细阐述。 4.通过分析不同锚固深度和不同锚板板径下的螺旋锚与土体结构的相互作用,研究螺旋锚的锚固机理及螺旋锚与土体共同体的位移、应力场分布情况,得出锚杆拉拔力～拉拔位移关系曲线,并且与现场拉拔试验所得结果和经验公式计算结果进行比较,证明了模拟结果的正确性。 5.对数值模拟数据进行分组处理,得到锚杆拉拔力～位移关系曲线、锚板弯距剪力分布情况,进而通过比较分析得出较为合理的锚杆埋深和锚板直径以及锚杆埋深临界深度,同时指出了螺旋锚现场拉拔试验中存在的一些问题。