高延性钢锚杆抗剪力学性能试验研究及数值模拟

陈叶强; 王家骏; 王敬淞; 曾俊铖; 陈智威; 翟钱; 蔡建国

doi:10.13206/j.gjgS25110502

高延性钢锚杆抗剪力学性能试验研究及数值模拟

doi: 10.13206/j.gjgS25110502

1. 宁德宁古高速公路有限责任公司, 福建宁德 352100;
2. 东南大学土木工程学院, 南京 211189;
3. 福建省高速公路创新研究院有限公司, 福州 350001

基金项目:

福建省交通运输科技项目（JC202321）。

详细信息

作者简介:
陈叶强，高级工程师。

通讯作者:
蔡建国，博士，教授，博士生导师，主要从事可展与折叠结构、防撞结构方面的研究， j.cai@seu.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-11-05
- 网络出版日期: 2026-02-26
- 刊出日期: 2026-01-22

Experimental and Numerical Study on the Shear Performance of High-Ductility Steel Bolts

1. Ningde Ninggu Expressway Co., Ltd., Ningde 352100, China;
2. College of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China;
3. Fujian Provincial Highway Technology Innovation Research Institute Co., Ltd., Fuzhou 350001, China

摘要

摘要: 针对传统锚杆延性不足、抗剪性能差的问题，提出采用S32001经济型双相不锈钢开发的高延性锚杆。通过静力拉伸、锚具匹配性试验、节理面双剪切试验及数值模拟，系统研制并分析了其受力机制和剪切变形特征。结果表明：S32001钢锚杆在高强度与高延性协同作用下，剪切承载力较HRB400提高约80%，轴力占比达58.22%，能在大变形条件下保持稳定承载；数值模拟揭示剪切破坏呈拉弯耦合特征，并在节理面附近形成塑性铰。研究验证了S32001钢作为高延性锚杆材料的可行性，为复杂地质条件下边坡稳定控制提供新思路。
- S32001钢 /
- 高延性锚杆 /
- 抗剪力学性能 /
- 双剪切试验 /
- 数值模拟
Abstract: This study addresses the low ductility and limited shear resistance of conventional rock bolts by developing a high-ductility anchorage system using S32001 duplex stainless steel. Through double-shear tests and numerical simulations， the shear deformation behavior and load-transfer mechanism were systematically analyzed. Results show that the S32001 bolt exhibits approximately 80% higher shear capacity than HRB400 steel and achieves an axial mobilization ratio of 58.22%， maintaining stable resistance under large deformation. Numerical results reveal a coupled tension-bending failure mode with plastic hinge formation along the joint surface. The findings confirm the feasibility of S32001 as a high-ductility bolt material and provide new insights for slope stabilization under complex geological conditions.
- S32001 steel /
- high-ductility bolt /
- shear performance /
- double-shear test /
- numerical simulation

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