问题描述:
锚杆预应力如何施加?施加预应力之后锚杆的内力如何变化?
解答:
很多工程当中使用预应力锚杆作为地层加固或者结构支护的构件,在模拟预应力锚杆时施加预应力是十分重要的步骤。PLAXIS当中使用点对点锚杆(n2nanchor)单元代表预应力锚杆的自由段,程序通过对该单元直接施加预应力来实现预应力锚杆的施工。
创建完几何模型并进行有限元剖分之后,进入分步施工模式,在对锚杆施加预应力的计算阶段,选择相应的锚杆自由段(即点对点锚杆单元),在选择浏览器中勾选调整预应力选项,并输入预应力值Fprestress(注意:预应力值的单位为kN,拉力为“+”,压力为“-”),如图1所示。
a. 施加预应力前
b. 施加预应力后
图1 施加锚杆预应力
施加预应力之后,在相应的点对点锚杆单元上会显示符号“p”,如图2所示。
图2 施加预应力之后的点对点锚杆单元(phase1)
注意:预应力并非锚杆的固有材料属性,而是在施工时才对锚杆施加的“预加力”,因此只能在定义施工步的分步施工模式下才可进行预应力施加。
如果在施加预应力的计算阶段之后增加新的计算阶段,那么上一阶段已经施加预应力的锚杆,其调整预应力选项会自动冻结(不勾选),但是此时锚杆的预应力依然保持(即锚杆初始内力不变),并且其内力会随着后续施工步的进展而“自然”变化。如图3所示。
图3 后续施工阶段中预应力自动冻结(phase2)
施加预应力的施工步(phase1)及其后续施工步(phase2)求解的锚杆内力变化情况,见图4.
a. 施加预应力后的初始锚杆内力
b. 后续施工步的锚杆内力
图4 不同施工步中锚杆内力的变化
如果在当前计算阶段中对锚杆施加了预应力,代表将其内力“强制”置为输入的预应力值,因此前一计算阶段已经施加预应力的锚杆,除非实际工况要求,那么不需要再次“明确”的为其施加预应力。
如果在施加预应力之后,在当前阶段又要恢复锚杆的原始内力(未施加预应力的状态),只需将调整预应力选项冻结(不勾选)即可,不能将预应力值Pprestress置为零(此时意味着将锚杆内力置为零)。