压力分散型锚索特征及结构组成*

文摘   2024-11-08 20:58   广西  

一、压力分散型锚索的特征

1、压力分散型锚索最主要特征就是“压力”,即在构成锚索的钢绞线预应力作用下,锚固段的注浆体处于受压状态,以及注浆体与孔壁岩土体之间处于压剪状态,从而很好的解决了拉力型锚索在预应力作用下导致注浆体处于受拉状态和注浆体与孔壁岩土体处于拉剪状态下,有效利用了注浆体和岩土体抗压性能明显优于抗拉性能的特点,对锚索工程的耐久性具有较大优势。

锚固段的浆体和浆体与孔壁之间在压应力状态,将会提高浆体与岩土体的致密性,且使其产生不同程度的膨胀趋势,使浆体与孔壁岩土体之间的压应力增加而使岩土体的摩阻力不同程度的有所提高,这非常利于锚索的受力环境改善和锚固能力提高的,从而提高锚索的耐久性和锚固效果。


图1 不同类型的锚固段浆体轴力分布图


浆体-孔壁岩土体剪力分布图

2、压力分散型锚索的第二个特征就是“分散”,即依据受力要求,锚固段可以由一个或多个单元组成。如果锚段只有一个锚索单元,就是称之谓压力型锚索;如果锚固段由多个单元组成,就称之谓压力分散型锚索。

压力分散型锚索通过多个锚固段受力单元,将锚索预应力产生的拉力进行有效分担,从而大大减轻了单个锚固单元承受的作用力,也就有效减小了锚固单元在预应力作用下产生的应力集中问题,改善了锚固段的受力状态和徐变造成的预应力损失,以及减小钢绞线在高应力状态下的应力腐蚀问题。且可能通过增加锚固单元实现锚索预应力在理论上的无限增加。

图3 不同类型锚索的应力集中简图

3、压力分散型锚索的第三个特征就是锚索采用无粘接钢绞线制作,即筋体采用厂家生产的钢绞线外包PE等材料形成,从而使钢绞线在拉力作用下可在PE管内部自由伸长。这种材料的好处是可进一步提高钢绞线的耐腐蚀性。

二、压力分散型锚索的结构

压力分散型锚索和普通拉力型锚索一样,结构上也分为锚固段和自由段和锚头三部分。

1、锚固段

压力分散型锚固段的各个单元组成一样的,即每个锚固单元依据受力要求,按一定的间隔分布,并在单元后部设置承载板(含托架、挤压套)形成。从而在钢绞线拉力作用下使承载板向前挤压浆体,并通过浆体与孔壁岩土体之间摩阻力将锚索预应力传递给大地。

有时为了进一步提高浆体的抗压能力和防止高应力作用下压剪开裂,可在承载板前部一定长度范围内设置螺旋式钢筋,从而使其形成的“钢筋混凝土”而提高工程的耐久性。

图4 承载板及其挤压千斤顶

2、自由段

压力分散型锚索的自由段结构相对简单,由架线环分根架立钢绞线形成。需要说明的是,由于压力分散型锚索采用无粘接钢绞线制作,因此,无论是锚固段还是自由段的钢绞线材料都是可以自由伸长的。因此,为了尽量提高钢绞线的自由,压力分散型锚索全长范围内不宜设置紧箍环,而可只设置架线环,这是与普通拉力型锚索有一定区别的。

3、锚头

压力分散型锚索的锚头和普通拉力型锚索没有本质区别,都是通过厂家提供的锚具四件套将锚索锁定于坡面反力结构。

但需要注意的是,为确保夹片有效锁定钢绞线,锚头部位的钢绞线要剥除PE管,并将油脂清理干净。此外,目前国内的岩土工程锚固行业出现了一种很不好的现象,就是锚具不能有效采用厂家提供的四件套,而是将厂家的钢垫板套筒采用自制钢板代替,并取消厂家提供的螺旋筋。造成锚具四件套中有两样的质量不能有效控制,这是造成锚索工程质量存在安全隐患的一个很重要的问题。我们岩土人应戒之,并采用与桥梁工程一样的锚具严控施工质量。“细节决定成败,态度决定一切”,我们每一个岩土人切不可大意失荆州。

图5 锚具四件套


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悠游2019
博士,教高,注册岩土工程师,中国岩石力学与工程学会地基与工程结构分会副理事长和滑坡与工程边坡分会理事,深部国重实验室顾问委员,世界交通灾害防治与应急委员会委员,中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员,国际工程地质协会会员
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