轴向荷载对锚杆横向振动特性影响的数值分析

张光辉^1,2，茅献彪^1,2，吴宇^1,2

1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院

摘 要：基于梁的横向振动理论,建立了锚杆横向振动的力学模型,得到了轴向荷载下锚杆横向振动的控制方程。考虑了轴向荷载对锚杆托盘与围岩接触的影响,通过ANSYS建立有限元模型,将接触面用实体单元替代,对不同轴向荷载下的锚杆做了有预应力的模态分析。模拟结果表明,锚杆横向振动固有频率都随轴向荷载的增大而增大,而且对不同岩性条件下的锚杆横向振动影响稍有差别,对各阶固有频率的影响规律也不尽相同,低阶规律较为明显,其中1阶、2阶、3阶随轴向载荷基本成线性增长。该结论可为煤矿、公路以及边坡锚杆轴向受力的实时无损检测提供指导。

关键词：轴向荷载;横向振动;固有频率;模态分析;接触刚度;