CN103352464A - 一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆及其计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆及其计算方法，包括锚杆本体，所述锚杆本体表面设有螺纹，所述锚杆本体的大于一半长度的部分埋设于岩体内，所述锚杆本体的剩余部分露在岩体外，所述锚杆本体表面每隔一段距离设有抗拔螺母，埋设于岩体内的锚杆本体按照需要的锚杆本体与灌浆料间粘结总强度通过灌浆料固定在锚桩内，露在岩体外的锚杆本体上端设有固定螺母，垫板通过所述固定螺母固定在岩体表面。本发明的有益效果：大幅度提高输电杆塔岩石基础中锚杆与灌浆料间的粘结强度，增加岩石基础整体在大荷载外力作用下抵抗上拔稳定的能力。

Description

一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆及其计算方法

技术领域

本发明涉及输电杆塔基础的一种加强型锚杆，特别是涉及一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆及其计算方法，属高压、超高压、特高压输电线路杆塔基础领域。

背景技术

目前，国内架空输电线路领域，山区杆塔基础采用岩石锚桩基础设计时，锚杆均采用表面光滑的圆钢制成，锚杆下端设置简单的锚固措施。由于锚杆外表面光滑，与浇注的灌浆料间不能很好的形成粘结，在承受上拔荷载作用时，位移较大或被拔出。严重影响了锚杆在上拔荷载作用下发挥的抗拔作用。因此，要进一步提高锚杆与灌浆料间的粘结强度，必须深入研究锚杆的上拔受力机理，采取措施提高锚杆与灌浆料间的粘结强度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

（1）锚杆由光圆钢制成时，在基础承受上拔荷载作用时，锚杆与灌浆料间粘结承载力有限，而且光滑的锚杆表面相对灌浆料间位移较大或出现锚杆被拔出的现象。此种情况下，若增加锚杆与灌浆料间的粘结强度只能是提高灌浆料的强度等级或增加锚杆的长度来解决。

（2）现有技术对锚杆下端部只采取简单的锚固措施，没有采取增加锚杆与灌浆料间粘结强度的附加措施。

总之，在锚桩基础设计时，岩石自身的抗剪强度是人为可以选择的项目，锚桩与岩体间的粘结承载力也是可以人为改变的因素，唯有锚杆与灌浆料间的粘结强度是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆及其计算方法，用于大幅度提高输电杆塔岩石基础中锚杆与灌浆料间的粘结强度，增加岩石基础整体在大荷载外力作用下抵抗上拔稳定的能力。

本发明采用如下技术方案：

一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆，包括锚杆本体，所述锚杆本体表面设有螺纹，所述锚杆本体大于一半长度的部分埋设在岩体内，所述锚杆本体的剩余部分露在岩体外，所述锚杆本体表面每隔一段距离设有抗拔螺母，埋设于岩体内的锚杆本体按照需要的锚杆本体与灌浆料间粘结总强度通过灌浆料粘结在锚桩内，露在岩体外的锚杆本体上端设有固定螺母，垫板通过所述固定螺母固定在岩体表面。

所述锚杆本体的材质为Q345、35号优质碳素钢、45号优质碳素钢、40Cr合金结构钢或40CrMO合金结构钢。

所述锚杆本体的外表面全部车有螺纹。

所述抗拔螺母和固定螺母的个数之和为偶数。

上述用于输电杆塔基础的加强型锚杆所采用的计算方法，包括如下步骤：

步骤（1）：通过计算抗拔螺母之间的间隔，确定抗拔螺母的位置；

步骤（2）：通过锚杆本体的长度和设置于锚杆本体上的抗拔螺母个数，确定锚杆本体与灌浆料间的粘结总强度。

所述步骤（1）中抗拔螺母间隔的计算方法如下：

抗拔螺母间距l_m＝6～8d（1）

其中d为锚杆直径。

所述步骤（2）中锚杆本体与灌浆料间粘结总强度的计算方法如下：

粘结总强度T₁＝πdl₀τ_aζ+S_mf_cn  （2）

其中：d为锚杆直径；l₀为锚杆净长度；τ_b为灌浆料与锚杆本体间的粘结强度；ζ为灌浆料与锚杆本体间的摩阻系数；S_m为抗拔螺母在水平面上的投影面积；f_c为灌浆料抗压强度设计值；n为抗拔螺母总个数除2。

本发明的使用方法：所述固定螺母通过杆体上的车丝螺纹旋转至垫板之上，所述抗拔螺母根据计算确定间距后，通过锚杆本体上的车丝螺纹旋转至确定位置，且每两个为一组布置；在锚杆本体承受上拔外荷载时，通过设置在锚杆本体上的抗拔螺母和锚杆本体表面的车丝螺纹与灌浆料间的摩阻力来抵抗上部传来的外荷载。

本发明的有益效果：

1.建立了加强型锚杆与灌浆料间粘结承载力计算公式，确定了加强型锚杆与灌浆料间的粘结总强度。

2.加强型锚杆的杆体外表面采用车丝形式，表面布满螺纹，加大了与灌浆料间的接触表面积，大幅度提高了轴向摩阻力。

3、加强型锚杆杆体上设置抗拔螺母，通过抗拔螺母在水平面上的投影面积对灌浆料的抗压，抵消锚桩上部传来的外荷载，提高锚桩的整体上拔稳定。

4、通过公式（1）（2）的计算，可精确确定锚杆的净长度和直径以及锚杆本体上抗拔螺母的个数和间距，最终确定加强型锚杆在锚桩内的构造型式。

附图说明

图1为加强型锚杆示意图；

其中，1、固定螺母，2、垫板，3、锚杆本体，4、锚桩，5、灌浆料，6、抗拔螺母，7、螺纹，8、岩体表面，9、岩体。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆，包括锚杆本体3，所述锚杆本体3表面设有螺纹7，所述锚杆本体3的大于一半长度的部分埋设于岩体9内，所述锚杆本体3的剩余部分露在岩体9外，所述锚杆本体3表面每隔一段距离设有抗拔螺母6，埋设于岩体9内的锚杆本体3按照需要的锚杆本体3与灌浆料5间粘结总强度通过灌浆料5固定在锚桩4内，露在岩体9外的锚杆本体3上端设有固定螺母1，垫板2通过所述固定螺母1固定在岩体表面8。

所述锚杆本体3的材质为Q345、35号优质碳素钢、45号优质碳素钢、40Cr合金结构钢或40CrMO合金结构钢。

所述锚杆本体3的外表面全部车有螺纹7。

所述抗拔螺母6和固定螺母1的个数之和为偶数。

所述抗拔螺母6的间隔的计算方法如下：

抗拔螺母6间距l_m＝6～8d  （1）

其中d为锚杆本体3直径。

所述锚杆本体3与灌浆料5间粘结总强度的计算方法如下：

粘结总强度T₁＝πdl₀τ_aζ+S_mf_cn  （2）

其中：d为锚杆本体3直径；l₀为锚杆本体3净长度；τ_b为灌浆料5与锚杆本体3间的粘结强度；ζ为灌浆料5与锚杆本体3间的摩阻系数；S_m为抗拔螺母6在水平面上的投影面积；f_c为灌浆料5抗压强度设计值；n为抗拔螺母6总个数除2。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆，其特征是，包括锚杆本体，所述锚杆本体表面设有螺纹，所述锚杆本体大于一半长度的部分埋设在岩体内，所述锚杆本体的剩余部分露在岩体外，所述锚杆本体表面每隔一段距离设有抗拔螺母，埋设于岩体内的锚杆本体按照需要的锚杆本体与灌浆料间粘结总强度通过灌浆料粘结在锚桩内，露在岩体外的锚杆本体上端设有固定螺母，垫板通过所述固定螺母固定在岩体表面。

2.如权利要求1所述的一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆，其特征是，所述锚杆本体的材质为Q345、35号优质碳素钢、45号优质碳素钢、40Cr合金结构钢或40CrMO合金结构钢。

3.如权利要求1所述的一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆，其特征是，所述锚杆本体的外表面全部车有螺纹。

4.如权利要求1所述的一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆，其特征是，所述抗拔螺母和固定螺母的个数之和为偶数。

5.如上述任一权利要求所述的一种用于输电杆塔基础的加强型锚杆所采用的计算方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤（1）：通过计算抗拔螺母之间的间隔，确定抗拔螺母的位置；

步骤（2）：通过锚杆本体的长度和设置于锚杆本体上的抗拔螺母个数，确定锚杆本体与灌浆料间的粘结总强度；

所述步骤（1）中抗拔螺母之间的间隔的计算方法如下：

抗拔螺母间距l_m＝6～8d  （1）

其中d为锚杆直径；

所述步骤（2）中锚杆本体与灌浆料间粘结总强度的计算方法如下：

粘结总强度T₁＝πdl₀τ_aζ+S_mf_cn  （2）

其中：d为锚杆直径；l₀为锚杆净长度；τ_b为灌浆料与锚杆本体间的粘结强度；ζ为灌浆料与锚杆本体间的摩阻系数；S_m为抗拔螺母在水平面上的投影面积；f_c为灌浆料抗压强度设计值；n为抗拔螺母总个数除2。

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