CN103276732A - 一种预应力锚索及其内锚固承载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力锚索及其内锚固承载体，该预应力锚索包括拉索和与拉索固定连接的内锚固承载体，所述内锚固承载体包括竖向间隔设置的杆体以及位于所述杆体两端将各杆体固定连接起来的连接体，所述杆体和连接体共同围成端部具有承压面的笼状柱体，该笼状柱体中心具有穿设拉索的锚索穿孔。本发明的内锚固承载体为笼状柱体，注浆体能够流到该内锚固承载体的内部，故该内锚固承载体与注浆体握裹充分，结合紧密。在对拉索进行张拉时，该承载体既能对注浆体产生压力也能产生拉力，其中拉力占主导地位，所以该笼状承载体能较好的将拉索传递的荷载进行分散，减少应力集中，避免出现将承载体前的注浆体压碎现象。

Description

一种预应力锚索及其内锚固承载体

技术领域

本发明属于岩土工程锚固技术领域，具体涉及一种内锚固承载体，还涉及一种使用该内锚固承载体的预应力锚索。

背景技术

预应力锚索是一种可承受拉力、并将拉力传递到稳定的岩层或土体的锚固体系，它广泛应用于岩土加固工程的各个领域，比如边坡稳定工程、地下洞室工程、结构抗浮工程、深基坑工程以及高压输水管道工程等。

预应力锚索包括锚索束体（简称束体）、外锚头和锚固孔，束体一般由钢绞线或者钢筋（采用钢筋的也可以叫锚杆）等按一定方式编制而成，其内端与锚固孔底部固结，外端与外锚头相连，中间部分起到产生并传递预应力的作用；外锚头是保持预应力并向被加固体传递拉力的部分，一般由锚具、墩座以及部分束体等组成；锚固孔是钻凿在岩层或土体中的孔，起安放、固定束体，控制施力方向的作用。锚索束体内端通过注浆体将拉力传递到周围岩层或者土体，它与注浆体以及锚固孔内端共同组成预应力锚索的内持力端，该内持力端叫做内锚固段（也叫锚固段）。

目前国内广泛使用的预应力锚索是拉力集中型锚索，这种拉力集中型锚索依靠其内锚固段拉索（一般为钢绞线或者钢筋）与注浆体相接触界面上的粘结力将荷载通过注浆体传递到周围岩层或者土体，工作时注浆体受到拉伸，其应力为拉应力和剪应力，分布特点是集中在内锚固段上部注浆体中，沿深度方向衰减。由于拉力集中型锚索内锚固段上部应力集中，而且注浆体抗拉强度低，所以承载能力和耐久性同其它形式的锚索相比显得不足。但由于其设计方法与施工技术最为成熟，故拉力集中型锚索仍是现阶段工程中主要采用的锚索形式。压力集中型锚索、压力分散型锚索以及拉压分散型锚索改善了拉力集中型锚索的受力状态，压力集中型锚索或压力分散型锚索采用与注浆体不产生粘结力的无粘结钢绞线直接和设置在内锚固段内的一个或多个承载体相连，张拉时，荷载直接传至承载体，再由承载体向上推压注浆体，使得注浆体由传统的受拉应力状态转变为受压；拉压分散型锚索也叫复合分散型锚索，它与压力分散型锚索相似，只是将超出承载体的无粘结钢绞线部分剥离为有粘结钢绞线，张拉时，有粘结钢绞线段承担部分荷载，注浆体受拉，当荷载继续增加时，钢绞线通过承载体将另一部分荷载以压应力的形式传给注浆体。

由此可见，内锚固承载体（简称承载体）是压力型锚索和复合分散型锚索的重要构件。一般的承载体为圆形承载板，其中心具有安装注浆管的通孔，板面环向间隔开设有供钢绞线穿过的通孔，钢绞线用挤压套与承载板固定。大量试验和工程实践表明，采用这种承载板的锚索失效往往起始于承载板附近的注浆体开裂，因为承载板附近存在剪应力集中，而且注浆时由于承载板与锚固孔的孔壁间距小，承载板附近的注浆体容易不密实。

200510056878.8号发明专利申请公开了一种压力分散型锚索，该压力分散型锚索采用的承载体在承载板上设置承压柱，并在锚索束体外部套设螺旋钢筋，螺旋钢筋内端与承载板固定连接，该发明通过承压柱和螺旋钢筋的设置，分散了承载体附近注浆体所受的荷载，同时螺旋钢筋具有约束作用，故该发明的注浆体不易产生裂纹。200920169537.5号实用新型专利公开了一种内锚固承载体，该承载体为上小下大的圆台状楔形体，钢绞线穿过该圆台状楔形体，并用挤压套与该圆台状楔形体固定，该承载体不但向上推压注浆体，还通过侧壁向周向挤压注浆体，故注浆体也不易产生裂纹。

采用上述承载体虽然能够一定程度上改善注浆体的受力效果，提高预应力锚索的承载力，但是，上述承载体均包裹在整个锚索束体外部，体积大，与锚固孔壁的间距小，故上述承载体处的注浆体仍存在不够密实、抗压能力较低的缺陷，上述承载体与周围的注浆体的结合也不够紧密。

另外，采用上述承载体的预应力锚索多为用于大型岩石边坡支护工程的永久性锚索，工艺较为复杂，一般不在基坑工程使用。而现阶段，高层建筑已经普及，基坑越挖越深，周边环境也十分复杂，这要求应用于基坑工程的传统锚索也能提供大的承载力，基于此，对传统锚索的改进势在必行。复合分散型锚索是目前内锚固段应力分布最合理的预应力锚索，目前却没有专门应用于复合分散型锚索的承载体，所以现有的复合分散型锚索也不能很好的适用于基坑工程。

发明内容

本发明的目的是提供一种内锚固承载体，旨在解决现有的内锚固承载体与周围注浆体结合不够紧密的问题；同时本发明的目的还在于提供一种采用该内锚固承载体的适用于基坑工程的预应力锚索。

为了实现以上目的，本发明的内锚固承载体采用的技术方案为：

一种内锚固承载体，包括竖向间隔设置的杆体以及位于所述杆体两端将各杆体固定连接起来的连接体，所述杆体和连接体共同围成端部具有承压面的笼状柱体，该笼状柱体中心具有用于穿设拉索的拉索穿孔。

所述杆体平行设置，所述连接体为设置在相邻杆体之间的与杆体平行的短杆体，所述承压面由杆体和短杆体的外端面组成。

所述短杆体的横截面和所述杆体的横截面相同。

本发明的预应力锚索采用的技术方案为：

一种预应力锚索，包括拉索和与拉索固定连接的内锚固承载体，所述内锚固承载体包括竖向间隔设置的杆体以及位于所述杆体两端将各杆体固定连接起来的连接体，所述杆体和连接体共同围成端部具有承压面的笼状柱体，该笼状柱体中心具有穿设拉索的拉索穿孔。

所述杆体平行设置，所述连接体为设置在相邻杆体之间的与杆体平行的短杆体，所述承压面由杆体和短杆体的外端面组成。

所述短杆体的横截面和所述杆体的横截面相同。

所述拉索穿过所述拉索穿孔并向内锚固段的内端延伸，位于内锚固承载体外端的拉索为无粘结段，位于内锚固承载体内端的拉索为有粘结段。

本发明的内锚固承载体为笼状柱体，注浆体能够流到该内锚固承载体的内部，故该内锚固承载体与注浆体握裹充分，结合紧密。在对拉索进行张拉时，该承载体的承压面对其上方的注浆体产生压力，该承载体的杆体对周围的注浆体产生粘结力，注浆体的应力既有压应力也有拉应力，其中拉应力占主导地位，所以该笼状承载体能较好的将拉索传递的荷载进行分散，减少应力集中，避免出现将承载体前的注浆体压碎现象。该承载体结构简单，既能对注浆体产生压力，也能对注浆体产生拉力，其压力和拉力所占的比例取决于该承载体的承压面面积和该承载体的杆体长度，可以根据施工情况来进行控制，非常适合应用于复合分散型锚索。

进一步地，组成所述笼状柱体的杆体和连接体采用相同棒材制成，材料来源广泛，加工简单，无需配备专门的设备。

本发明的预应力锚索由于采用了上述内锚固承载体，故是一种拉压型锚索，其应力分布均匀合理，承载力大。同时，因为采用的内锚固承载体本身能够对注浆体产生拉力，所以拉索的有粘结段长度设置更加自由，甚至可以去除，这就大大缩短了锚索的整体长度，降低了施工难度。另外，这种预应力锚索结构特点接近于普通拉力型锚索，故施工工艺与普通拉力型锚索相差不大，便于掌握。

附图说明

图1是本发明的内锚固承载体第一实施例的立体图；

图2是本发明的内锚固承载体第二实施例的立体图；

图3是本发明的预应力锚索内锚固段的结构示意图；

图4是本发明的预应力锚索内锚固段横截面示意图；

图5是本发明的预应力锚索承载体处的放大图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

本发明中内锚固承载体的第一实施例：如图1所示，该内锚固承载体1包括杆体11，将杆体11固定连接起来并使之具有间隔的连接体为短杆体12，杆体11的数量为3个，短杆体12的数量为6个，二者均用直径18mm钢筋截成，然后焊接固定为笼状柱体，该笼状柱体中心通孔的直径为20mm，可供目前国内常用的Φ13、Φ15、Φ18三种规格的钢绞线穿过，杆体11的长度为400mm，短杆体12的长度为75mm。该内锚固承载体1材料来源广泛，加工简单，可以穿套一根钢绞线，结构紧凑，有利于锚索的下放和注浆。

在使用该内锚固承载体1时，杆体11和短杆体12的外端面组成承压面，对注浆体产生压力，杆体11的侧面与注浆体紧密结合，对注浆体产生拉力，压力和拉力的比例取决于所述笼状柱体的尺寸规格。

上述内锚固承载体1具有具体的尺寸规格，仅是一种较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对杆体11和短杆体12的数量、直径以及长度所作的任何简单修改，或者是对所述笼状柱体所作的等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的保护范围。

本发明中内锚固承载体的第二实施例：如图2所示，该实施例与第一实施例的区别仅在于，用于连接杆体11并使杆体11具有间隔的连接体不是短杆体12，而是中心具有通孔的圆形板13，圆形板13与杆体11焊接固定或一体加工，中心通孔可供钢绞线穿过。该内锚固承载体1与第一实施例的内锚固承载体1相比，加工较为复杂，但笼状柱体的形状尺寸等设置更加自由。

本发明中预应力锚索的实施例：如图3至图5所示，该预应力锚索包括锚索束体和将锚索束体包裹固定的水泥注浆体2，锚索束体包括无粘结钢绞线3、穿套在无粘结钢绞线3上的内锚固承载体1以及对中隔离架4，每根无粘结钢绞线3用挤压套5与一个内锚固承载体1固定，内锚固承载体1在内锚固段分布均匀，位于内锚固承载体1下方的钢绞线剥离为有粘结钢绞线6；为了使每根钢绞线单元保持顺直而不交叉，沿锚索轴线方向每隔1m—2m设置有一个对中隔离架4，两个对中隔离架4之间用镀锌铁丝（图上未示出）将钢绞线捆扎；在锚索束体中间还穿设有一次注浆管8和二次注浆管9，在锚索束体内端头部套有导向帽7。

该预应力锚索采用的内锚固承载体1与本发明内锚固承载体第一实施例的结构相同，故在此不再赘述。

该预应力锚索为复合分散型锚索，它结构简单，便于加工，应力分布合理，承载力高，施工工艺与普通拉力型锚索相差不大，便于掌握，适合应用于基坑工程。

Claims (7)

1.一种内锚固承载体，其特征在于：包括竖向间隔设置的杆体以及位于所述杆体两端将各杆体固定连接起来的连接体，所述杆体和连接体共同围成端部具有承压面的笼状柱体，该笼状柱体中心具有用于穿设拉索的拉索穿孔。

2.根据权利要求1所述的内锚固承载体，其特征在于：所述杆体平行设置，所述连接体为设置在相邻杆体之间的与杆体平行的短杆体，所述承压面由杆体和短杆体的外端面组成。

3.根据权利要求2所述的内锚固承载体，其特征在于：所述短杆体的横截面和所述杆体的横截面相同。

4.一种预应力锚索，包括拉索和与拉索固定连接的内锚固承载体，其特征在于：所述内锚固承载体包括竖向间隔设置的杆体以及位于所述杆体两端将各杆体固定连接起来的连接体，所述杆体和连接体共同围成端部具有承压面的笼状柱体，该笼状柱体中心具有穿设拉索的拉索穿孔。

5.根据权利要求4所述的预应力锚索，其特征在于：所述杆体平行设置，所述连接体为设置在相邻杆体之间的与杆体平行的短杆体，所述承压面由杆体和短杆体的外端面组成。

6.根据权利要求5所述的预应力锚索，其特征在于：所述短杆体的横截面和所述杆体的横截面相同。

7.根据权利要求4或5或6所述的预应力锚索，其特征在于：所述拉索穿过所述拉索穿孔并向内锚固段的内端延伸，位于内锚固承载体外端的拉索为无粘结段，位于内锚固承载体内端的拉索为有粘结段。

Images