CN102330428A - 调刚度变形盒式压力分散型锚索 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调刚度变形盒式压力分散型锚索，包括锚孔内设置的承压板、承压板一侧的挤压锚具和穿过挤压锚具和承压板的注浆管和一根或以上的锚索筋体，在锚孔内还设有两个或以上调刚度变形盒，所述调刚度变形盒包括设有开口的承压板固定壳和位于开口处的活动板，所述活动板的外侧设有挤压锚具，活动板的内侧与承压板固定壳之间设有多个调刚度弹簧，所述注浆管和锚索筋体穿过承压板固定壳和活动板。本发明设置多级承载结构，锚索受力后传至第一级承载结构时，调刚度变形盒的活动板在外力作用下发生与弹簧刚度相协调的变形，从而将一部分力传递至后续承载结构，从而能有效降低锚索内锚固段的应力集中，充分发挥岩土体的剪切强度特性。

Description

调刚度变形盒式压力分散型锚索
技术领域
本发明涉及岩土锚固工程设计技术领域，具体涉及一种岩土预应力锚索，特别是可将压力分散、使锚索结构整体受力均匀的调刚度变形盒式压力分散型锚索。
背景技术
压力型锚索的力是从钻孔底部导入，水泥浆柱承受的压力，压力型锚索的拉力通过承压板挤压注浆体，注浆体的受力面和强度决定了锚索设计拉力的大小，由于注浆的强度不能太高，为防止注浆体压碎，对于设计拉力较大的锚索，工程上采用压力分散型锚索。
目前，工程应用较多的压力分散型锚索，如：中国专利公开号为CN 2729315Y、名称为压力分散型锚索以及中国专利公开号为CN201258485Y、名称为新型压力分散型预应力锚索，这些锚索的受力机理大致类似，通过设置多级承载体系，将不同长度的锚索筋体锚固于承压板上，来达到分散受力的目的。
这些锚索形式存在以下不足：①由于锚索筋体的长度不同，对于锚固工程来说，如果发生后继变形，由于最短的锚索筋体刚度最大，故锚索筋体越短的承压板、承担的后继锚固力比例会越大，如果该级承压板达到受力的极限状态，则会发生多米诺骨牌效应，导致出现突发性的失稳破坏；②由于每两束(或一定数量的)锚索筋体锚固于一个承压板上，锚索的承载力受制于承压板与砂浆之间力的传递强度特性，由此可能会造成锚索主筋有比较大的承载力安全系数。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效的提高筋体与砂浆间的强度传递特性，达到有效利用筋体材料强度的目的，从而能有效降低锚索内锚固段的应力集中，充分发挥岩土体的剪切强度特性的调刚度变形盒式压力分散型锚索。
为实现上述目的，本发明设计的调刚度变形盒式压力分散型锚索，包括锚孔内设置的承压板、承压板一侧的挤压锚具和穿过挤压锚具和承压板的注浆管和一根或以上的锚索筋体，在锚孔内还设有两个或以上调刚度变形盒，所述调刚度变形盒包括设有开口的承压板固定壳和位于开口处的活动板，所述活动板的外侧设有挤压锚具，活动板的内侧与承压板固定壳之间设有多个调刚度弹簧，所述注浆管和锚索筋体穿过承压板固定壳和活动板。
在上述技术方案中，所述注浆管位于承压板固定壳和活动板的中心。
在上述技术方案中，所述多个调刚度弹簧对称分布在注浆管的两侧。
在上述技术方案中，所述锚索筋体的外侧设有锚索孔，锚索孔内壁设有润滑层。
在上述技术方案中，所述锚索筋体为全长无接头的钢绞线。
在上述技术方案中，所述锚孔的端部的承压板外侧设有导向帽。
本发明具有以下优点：
本发明调刚度变形盒式压力分散型锚索，多级承载结构由锚具挤压所有锚索筋体和调刚度变形盒式承压板构成，最后一级承载结构由锚具挤压所有的锚索筋体和刚性承压板构成。锚索受力后传至第一级承载结构时，调刚度变形盒的活动板在外力作用下发生与弹簧刚度相协调的变形，从而将一部分力传递至后续承载结构，从而能有效降低锚索内锚固段的应力集中，充分发挥岩土体的剪切强度特性。
当岩土体强度较低时，可通过该压力分散型锚索有效的将锚固力分散传递于岩土体中，提高锚固工程的承载能力和可靠度。
由于锚索筋体的长度相同，如果发生后继变形，各锚索筋体分担后继增加锚固力的比例大致相同，提高了锚固工程的可靠度。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明中调刚度变形盒结构示意图；
图3是本发明中调刚度变形盒的横截面剖视图；
图4是调刚度变形盒式压力分散型锚索受力机理示意图；
图中：1-锚孔，2-承压板，3-挤压锚具，4-注浆管，5-锚索筋体(5-1-锚索孔，5-2-润滑层)，6-调刚度变形盒(6-1-承压板固定壳，6-2-活动板，6-3-调刚度弹簧)，7-导向帽。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
如图1所示的调刚度变形盒式压力分散型锚索，包括锚孔1、承压板2、挤压锚具3、注浆管4和一根或以上的锚索筋体5，锚孔1内设置承压板2，承压板2的一侧设置挤压锚具3，注浆管4和锚索筋体5穿过挤压锚具3和承压板2，在锚孔1内还设有两个或以上调刚度变形盒6，调刚度变形盒6包括设有开口的承压板固定壳6-1和位于开口处的活动板6-2，活动板6-2的外侧设有挤压锚具3，活动板6-2的内侧与承压板固定壳6-1之间设有多个调刚度弹簧6-3，注浆管4和锚索筋体5穿过承压板固定壳6-1和活动板6-2。注浆管4位于承压板固定壳6-1和活动板6-2的中心处。多个调刚度弹簧6-3对称分布在注浆管4的两侧。锚索筋体5的外侧设有锚索孔5-1，锚索孔5-1内壁设有润滑层5-2。锚索筋体5为一体式结构，即全长无接头的钢绞线，锚孔1的端部的承压板2外侧设有导向帽7，用于施加作用力时导向。
本发明的工作过程如下：
调刚度变形盒式压力分散型锚索的外锚固段由锚具、锚台构成，参阅图1所示，内锚固段包括锚索筋体5和多级承载结构，锚索筋体5采用一根或多根全长无粘结筋，承载结构由多级调刚度变形盒式承压板和最后一级的刚性承压板组成，全部锚索筋体5在每级承压板均通过锚具挤压固定，承载结构间的锚索筋体5长度均相等。第一级承载结构由挤压锚具3挤压所有的锚索筋体5和承压板2，随后几级承载结构亦是如此，调刚度压力盒的预设刚度逐渐增大，最后一级承载结构由挤压锚具3挤压所有的锚索筋体5和刚性承压板2构成。锚索筋体5受力后传至第一级承载结构时，调刚度变形盒6的活动板6-2在外力作用下发生与弹簧刚度6-3相协调的变形，从而将一部分力传递至后续承载结构，从而能有效降低锚索内锚固段的应力集中，充分发挥岩土体的剪切强度特性。
如图2和图3所示，调刚度压力盒式承压板6由活动板6-2、固定壳6-1和预设的调刚度弹簧6-3构成，通过计算分析确定每级调刚度压力盒的刚度，再预设一定数量的调刚度弹簧6-3使该变形盒达到所需的刚度。
参阅图4可知，当锚索受力时，锚索筋体5材料由于受拉而产生变形，在变形盒①处，由于活动板6-2会在力的作用下产生变形，通过变形协调分散承担一定比例的锚索筋体轴力，预设刚度不同，则分担的锚索筋体轴向力的大小不同。此时：一部分锚索筋体5的轴力由变形盒①承担、分散传递到周围的岩土介质中，另一部分锚索筋体的轴力传向变形盒②处，并继续分散承担，最终形成该新型压力分散型锚索受力体系，有效提高了筋体与砂浆间的强度传递特性，并有效利用了筋体材料的强度。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种调刚度变形盒式压力分散型锚索，包括锚孔内设置的承压板、承压板一侧的挤压锚具和穿过挤压锚具和承压板的注浆管和一根或以上的锚索筋体，其特征在于：在锚孔内还设有两个或以上调刚度变形盒，所述调刚度变形盒包括设有开口的承压板固定壳和位于开口处的活动板，所述活动板的外侧设有挤压锚具，活动板的内侧与承压板固定壳之间设有多个调刚度弹簧，所述注浆管和锚索筋体穿过承压板固定壳和活动板。
2.根据权利要求1所述的调刚度变形盒式压力分散型锚索，其特征在于：所述注浆管位于承压板固定壳和活动板的中心。
3.根据权利要求2所述的调刚度变形盒式压力分散型锚索，其特征在于：所述多个调刚度弹簧对称分布在注浆管的两侧。
4.根据权利要求1-3任一所述的调刚度变形盒式压力分散型锚索，其特征在于：所述锚索筋体的外侧设有锚索孔，锚索孔内壁设有润滑层。
5.根据权利要求4述的调刚度变形盒式压力分散型锚索，其特征在于：所述锚索筋体为全长无接头的钢绞线。
6.根据权利要求5述的调刚度变形盒式压力分散型锚索，其特征在于：所述锚孔的端部的承压板外侧设有导向帽。
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