王安亭，肖 明，朱奎旭

(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)

0 引 言

岩锚吊车梁因具有减小厂房开挖跨度、可提前施工和缩短施工工期等优点，被广泛应用于大中型水电站地下厂房之中。传统的岩锚吊车梁设计方法常采用刚体极限平衡法[1,2]，这种方法思路清晰，计算简便，但未考虑岩壁、岩锚梁梁体和岩锚梁锚杆三者间的变形相互作用[3]，而众多工程实践经验表明，这些对于岩锚梁结构设计是十分重要的，尤其在高地应力和强构造应力条件下，分期开挖所致的围岩变形对岩锚梁的稳定状态有不可忽略的影响。因此，对复杂条件下的岩锚梁结构稳定采用三维有限元分析是十分必要的[4]。

本文采用三维非线性有限元法[5- 8]对某电站地下厂房岩锚吊车梁结构进行计算分析，研究不同方案下分期开挖围岩应力释放对岩锚梁位移和长锚杆应力以及岩锚梁接触面安全系数的影响，论证了适当延期浇筑岩锚吊车梁以保证其变形稳定的可行性[9]。

1 岩锚吊车梁数值分析方法

1.1 地下洞室锚固支护开挖模拟方法

采用三维弹塑性损伤有限元分析方法[10]，用隐式杆单元模拟岩锚梁拉压锚杆并考虑其对围岩的附加刚度效应，将锚杆单元产生的附加刚度叠加到岩体单元中。若设[KE]为锚杆单元产生的附加刚度，[N]为岩体单元与锚杆单元之间的形函数矩阵，[KR]为等效刚度矩阵。则有

[KR]=[N]T[KE][N]

(1)

由于洞室分期开挖过程中开挖荷载是逐渐释放的，因此可将开挖荷载{R}分为