(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210728858.4 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 河北建筑工程学院 地址 075031 河北省张家口市朝阳西大街 13号 申请人 张家口市冀地工程 技术有限责任公 司　 北旺集团有限公司 　 张家口路桥建 设集团有限公司 　 天津大学 (72)发明人 董捷　程思悟　冯凯　宫凤梧　 王小敬　王晟华　郑瑞海　程雪松　 陈洪运　胡建林　戎泽鹏　 (74)专利代理 机构 天津浆果知识产权代理事务 所(普通合伙) 12240 专利代理师 王龑(51)Int.Cl. G06F 17/10(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度 系数计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑锚固段表面剪应力 不均匀分布的刚度系数计算方法， 包括以下步 骤： 建立平面坐标系； 计算自由段伸长量； 计算锚 固段剪应力； 计算锚固段伸长量； 建立空间直角 坐标系； 计算锚固段远端的位移； 计算锚头的总 位移； 确定锚杆的刚度系数。 本发明以普通拉力 型锚杆为例， 考虑到实际剪应力是沿锚固段向末 端曲线衰减， 从锚杆的作用机理出发， 通过锚固 体与岩土体的相互作用， 依 赖其与周围土体之间 的抗剪强度传递结构物的拉力， 同时在计算时考 虑锚固段的剪应力对锚杆周围土体的位移场影 响较大， 锚固体末端位移不能忽略。 本发明为锚 杆刚度系数计算提供了便利和准确性。 不仅考虑 了锚固段摩擦力的作用机理， 还考虑了锚固体的 末端位移。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115270041 A 2022.11.01 CN 115270041 A 1.一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方法， 其特征在于： 包括以 下步骤： (ⅰ)建立平面 坐标系； (ⅱ)计算自由段伸长量； (ⅲ)计算锚固段剪应力； (ⅳ)计算锚固段伸长量； (ⅴ)建立空间直角坐标系； (ⅵ)计算锚固段远端的位移； (ⅶ)计算锚头的总位移； (ⅷ)确定锚杆的刚度系数。 2.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅰ)建立平面 坐标系， 具体过程如下： 以锚固段(2)远端为原点， 水平方向为x轴， 竖直方向为y轴建立。 3.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅱ)计算自由段伸长量， 具体过程如下： 计算自由段伸长量Δs1， 按照以下公式计算： 式中， T为锚杆的轴向拉力； l1为锚杆自由段长度； E1为锚杆材料弹性模量； A1为锚杆自由段横截面积。 4.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅲ)计算锚固段剪应力， 具体过程如下： 锚固段上任意一点处的剪应力与该点的位移成正 比， 锚固段剪应力按照以下公式计 算： τ(x)＝kSs(x) 其中， kS为综合切向刚度系数， k1为注浆体剪切刚度， k2为围岩体剪切刚度， s(x)为土体剪切位移。 5.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅳ)计算锚固段伸长量， 具体过程如下： 首先， 计算距离锚固段(2)末端x处锚固段轴力； 然后， 计算距离锚固段(2)末端x处锚固段位移；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270041 A 2再后， 联力上述锚固段轴力、 锚固段位移； 再后， 结合锚杆边界条件， 得到锚固段伸长量。 6.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅴ)建立空间直角坐标系， 具体过程如下： 将空间直角坐标系坐标原点设在锚杆近端端头， 水平方向为x轴， 竖直方向为y轴， 锚固 体和z轴重合。 7.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅵ)计算锚固段远端的位移， 具体过程如下： 根据Mindlin半空间体内受法向集中力作用时的位移解， 无限体内任意点在z方向产生 的位移， 进 而得到锚固段(2)远端的位移。 8.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅶ)计算锚头的总位移， 具体的过程如下： 锚头的总位移为自由段伸长量、 锚固段伸长量、 锚固段远端的位移之和。 9.根据权利要求1所述的一种考虑锚固段表面剪应力不均匀分布的刚度系数计算方 法， 其特征在于： 步骤( ⅷ)确定锚杆的刚度系数， 具体过程如下： 根据锚杆的轴向拉力和锚头的总位移， 得到锚杆的刚度系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270041 A 3