CN104863150B - 一种拉压型预应力锚索锚固端装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉压型预应力锚索锚固端装置，主要包括涨壳内锲、涨片、挤压体、紧箍圆环、挤压螺母、涨紧套、焊接圆环，所述涨壳内锲中间设置有供钢绞线穿过的穿孔及注浆口，所述钢绞线在涨壳内锲上端靠近涨紧套处与涨壳内锲固定相连，所述涨壳内锲边缘设置有均匀分布供挤压体嵌入的嵌入口，所述涨片紧紧围绕涨壳内锲且下端与焊接圆环相连接，所述涨壳内锲中部设置有用于固定涨片的紧箍圆环，所述涨片靠近下部处设置有挤压螺母，所述挤压螺母与钢绞线相连接。本发明使锚固端的应力分布更为均匀合理，提高了预应力锚索的设计强度，减轻了与承载体接触处的注浆体被压碎(拉裂)的程度，可广泛应用于边坡、基坑等的长期或暂时加固。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程预应力锚索锚固技术领域，具体涉及一种拉压型预应力锚索锚固端装置。
背景技术
拉压型预应力锚索是在拉力型与压力型的基础上出现的一种复合型锚固形式，它同时具有拉力型与压力型的特征，使注浆体同时受到拉应力与压应力的作用，提高了锚索的设计强度。拉压型预应力锚索一般由内锚头、锚索体和外锚头三部分组成，它具有锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预应力等诸多优点，并且通过改变岩土结构体的应力状态，有效地控制结构体变形破坏，在交通、铁路、水利水电隧道和地下洞室工程，城市基坑工程，边坡工程，及坝体工程中得到广泛应用。
拉压型预应力锚索在实际中虽已广泛使用，但由于其使用技术尚不成熟，在实际施工中存在的潜在问题还很严重，如多条锚索长期工作各根钢绞线应力分布不均匀使个别钢绞线因应力过大而被拉断，从而导致各个被击破的恶果，长期加固中拉应力段裸露的钢绞线存在被腐蚀的问题，由于拉压应力的应力承担分布不均匀而使内锚固承载体与注浆体接触面仍易被压碎或者钢绞线与注浆体接触处易被拉裂等。
目前大多数的拉压型预应力锚索内锚固承载体均机械的嵌入注浆体中，依靠注浆体与承载体有限的接触面对注浆体产生压力来提供压应力，而承载体与注浆体接触处易产生应力集中作用从而使接触处注浆体破坏，注浆体与承载体刚性的接触也使破碎更容易发生，并且这种破坏会随着时间而不断延伸，从而使注浆体破碎导致锚索的预应力损失，严重时会使承载体整体被逐渐拉出，而靠盲目扩大钻孔直径来加大注浆体的受力面积于经济上不甚划算。注浆体与钢绞线间的粘结力实际上并不能提供太多的拉应力承担，且粘结始端会出现拉应力严重集中现象,因而在锚固段和张拉段交界处注浆体易被拉裂破坏而导致锚索预应力的损失，锚索拉力过大时破碎还会延伸一定深度，这种破碎会影响注浆体的整体稳固性，进而使注浆体更容易在较大压力作用下被承载体所压碎，此外，裸露的钢绞线与注浆体的直接接触也使得拉压型预应力锚索存在钢绞线腐蚀从而被拉断的安全隐患。
发明内容
本发明正是为了至少部分地解决上述技术问题而提出的，具体而言，旨在提供了一种拉压型预应力锚索锚固端装置，优化预应力锚索内锚固端注浆体的压应力与拉应力的应力承担，使锚固端的应力分布更为均匀合理，提高预应力锚索的设计强度，减轻与承载体接触处的注浆体被压碎(拉裂)的程度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种拉压型预应力锚索锚固端装置，主要包括涨壳内锲、涨片、挤压体、紧箍圆环、挤压螺母、涨紧套、焊接圆环，所述涨壳内锲中间设置有供钢绞线穿过的穿孔及注浆口，所述钢绞线在涨壳内锲上端靠近涨紧套处与涨壳内锲固定相连，所述涨壳内锲为无顶圆锥状，其边缘设置有均匀分布供挤压体嵌入的嵌入口，所述嵌入口内部切割线与圆锥轴线平行，所述涨片紧紧围绕涨壳内锲且下端与焊接圆环相连接，所述涨壳内锲中部设置有用于固定涨片的紧箍圆环，所述涨片靠近下部处设置有挤压螺母，所述挤压螺母与钢绞线相连接。
所述涨片的长度大于涨壳内锲，所述涨片外侧呈倒齿锯状，其弯曲形状与涨壳内锲相符使其能够紧紧包围涨壳内锲，端口处向内弯曲以防止涨壳内锲滑出，作为优选方案，所述涨片设置为3个，厚度大于2mm，上端向内合拢包裹涨壳内锲。
作为优选方案，所述涨片焊接后相互之间有一定空隙，预应力作用下挤压体给涨片一侧向压力使之外涨，下部涨片与钢绞线连接处呈中空笼状，使注浆体能够流到该内锚固承载体装置内部使其稳固，装置能够与注浆体紧密结合。
所述挤压体设置为无顶半三角锥形或半圆锥状，所述挤压体设置为3个，所述挤压体走向和长度均与涨壳内锲的嵌入口相吻合，其内部紧靠涨壳内锲，外部略大于嵌入口宽度，使其内部与涨壳内锲紧靠，向外能够挤压涨片，作为优选方案，所述挤压体外部与涨片接触处设有一定宽度的螺纹。
作为优选方案，所述紧箍圆环内测涂抹有黄油。
作为优选方案，所述钢绞线设置为PE钢绞线,并采用浆体包裹，所述钢绞线设置有两层防护层：第一层为防腐油脂层，第二层为PE保护管，具体钢绞线的根数由钻孔直径、注浆体设计强度和每根钢绞线的设计拉力确定，优选数量为三根。
本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：
(1)钢绞线无需特殊加工即可与本发明直接相连接，本发明上部利用涨紧套固定钢绞线，下端利用挤压螺母与钢绞线连接，并且使钢绞线不与注浆体直接接触，有效防止了钢绞线因腐蚀而被拉断的情况。
(2)三片涨片的整体设计一定程度上加大了承载体与注浆体的接触面积，减少了注浆体所受压强作用，并优化了承载体和涨片的拉应力与压应力的应力承担。
(3)挤压体嵌入涨壳内锲中，使钢绞线对承载体的拉力一部分转化为承载体对注浆体侧向的压力，缓解了预应力过大的情况下，承载体与注浆体接触处由于压应力过大而使注浆体被压碎的现象，而且注浆体受压时受孔壁侧限的限制抗压强度还可以提高，充分利用了注浆体的抗压能力。
(4)涨片外侧呈倒齿锯状且本身具有一定长度，增加了承载体与注浆体间粘结力，紧箍圆环涨片能够同步外涨，并一定程度上增大了涨片的外涨效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明涨壳内锲仰视图；
图3为本发明涨壳内锲侧视图。
图中：1、涨壳内锲；2、涨片；3、挤压体；4、紧箍圆环；5、挤压螺母；6、涨紧套；7、焊接圆环；8、穿孔；9、注浆口；10、嵌入口；11、钢绞线；12、PE保护管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。然而可以理解的是，下述具体实施方式仅仅是本发明的优选技术方案，而不应该理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，一种拉压型预应力锚索锚固端装置，主要包括涨壳内锲1、涨片2、挤压体3、紧箍圆环4、挤压螺母5、涨紧套6、焊接圆环7，所述涨壳内锲1中间设置有供钢绞线11穿过的穿孔8及注浆口9，所述穿孔8的直径设置为20mm,可供目前国内常用的Φ13、Φ15、Φ18三种规格的钢绞线11穿过，所述钢绞线11在涨壳内锲1上端靠近涨紧套6处与涨壳内锲1固定相连，所述涨壳内锲1为无顶圆锥状，其边缘设置有均匀分布供挤压体3嵌入的嵌入口10，所述嵌入口10内部切割线与圆锥轴线平行，所述涨片2紧紧围绕涨壳内锲1且下端与焊接圆环7相连接，所述涨壳内锲1中部设置有用于固定涨片2的紧箍圆环4，所述涨片2靠近下部处设置有挤压螺母5，所述挤压螺母5与钢绞线11相连接。
如图1所示，所述涨片2上端设计呈倒齿锯状，一方面使涨壳内锲1与涨片2相对位置固定防止涨壳内锲1滑出，在深入钻孔时不易被破坏，另一方面使涨片2与洞壁间的注浆体所受的拉应力分散；涨片2外侧呈倒齿锯状以加大与注浆体的接触面积，增加了承载体与注浆体间粘结力，注浆体受涨片2压力时受孔壁侧限的限制抗压强度也会大大提高，本实施例中，所述涨片2优选设置为3个，厚度大于2mm，上端向内合拢包裹涨壳内锲1。
如图1所示，紧箍圆环4一方面可以限制涨壳内锲1的终端位置，即使拉力过大，涨壳内锲1也不至于无限制的被拉下移而导致涨片2整体被拉坏；另一方面，紧箍圆环4在拉力过大时能够加大涨片2的外涨程度，使一部分钢绞线11对涨壳内锲1的拉应力转化为涨片2对注浆体的侧向压应力，优化了承载体的拉应力与压应力的应力承担；紧箍圆环4内测涂抹一定的黄油使其与涨片2的接触更为润滑，有利于涨片2的同步外涨。
如图1所示，所述钢绞线11为PE钢绞线,全长被浆体包裹,钢绞线11设置有两层防护层：第一层为防腐油脂层，第二层为PE保护管12。钢绞线11裸线不与注浆体接触防止了钢绞线11的腐蚀。钢绞线11处于自由伸缩的受拉状态,将拉应力传递在承载体上,在承载体的分流下使内锚固段注浆体同时处于受压与受拉状态，充分利用了注浆体的抗拉、抗压能力，优化了承载体的拉应力、压应力的应力承担，提高了拉压型锚索预应力的设计强度及安全性。
如图3所示，挤压体3的形状与走向均与涨壳内锲1相吻合，其内部紧靠涨壳内锲1，外部略大于嵌入口10宽度，这使得涨壳内锲1对它的应力传递更为均匀，更进一步的设计是挤压体3的外部与涨片2接触处加上一定宽度的螺纹，大大减少挤压体3挤压涨片2时出现的部分区域应力过分集中现象，使涨片2受力更为均匀并同步外涨，所述挤压体3设置为无顶半三角锥形或半圆锥状，所述挤压体3设置为3个。
本发明在使用过程中，首先将由焊接圆环7焊接起的涨片2套入将被锚固的钢绞线11(制作涨片2时紧箍圆环4预先套入)，具体位置由实际设计决定，将挤压体3嵌入到涨壳内锲1，并将它们整体套进涨片2中，同时分别对应穿入相应钢绞线11及嵌入口10，使涨片2紧紧包裹涨壳内锲1，挤压体3能够向外挤压涨片2，然后在涨壳内锲1上端安装涨紧套6使钢绞线与涨壳内锲1固定连接，适当施加一定拉力，使钢绞线11与装置紧固固定，涨片2下端利用挤压螺母5与钢绞线11相连接，将装置最终固定。
本发明优化了预应力锚索内锚固端注浆体的压应力与拉应力的应力承担，使锚固端的应力分布更为均匀合理，提高了预应力锚索的设计强度，减轻了与承载体接触处的注浆体被压碎(拉裂)的程度，适合应用于边坡、基坑等的长期或暂时加固。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种拉压型预应力锚索锚固端装置，主要包括涨壳内锲(1)、涨片(2)、挤压体(3)、紧箍圆环(4)、挤压螺母(5)、涨紧套(6)、焊接圆环(7)，其特征在于：所述涨壳内锲(1)中间设置有供钢绞线(11)穿过的穿孔(8)及注浆口(9)，所述钢绞线(11)在涨壳内锲(1)上端靠近涨紧套(6)处与涨壳内锲(1)固定相连，所述涨壳内锲(1)为无顶圆锥状，其边缘设置有均匀分布供挤压体(3)嵌入的嵌入口(10)，所述嵌入口(10)内部切割线与圆锥轴线平行，所述涨片(2)紧紧围绕涨壳内锲(1)且下端与焊接圆环(7)相连接，所述涨壳内锲(1)中部设置有用于固定涨片(2)的紧箍圆环(4)，所述涨片(2)靠近下部处设置有挤压螺母(5)，所述挤压螺母(5)与钢绞线(11)相连接，所述挤压体(3)设置为无顶半三角锥形或半圆锥状，所述挤压体(3)设置为3个，所述挤压体(3)走向和长度均与涨壳内锲(1)的嵌入口(10)相吻合，其内部紧靠涨壳内锲(1)，外部略大于嵌入口(10)宽度。
2.根据权利要求1所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述涨片(2)设置为3个，厚度大于2mm，上端向内合拢包裹涨壳内锲(1)。
3.根据权利要求1或2所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述涨片(2)外侧呈倒齿锯状。
4.根据权利要求1所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述挤压体(3)外部与涨片(2)接触处设置有螺纹。
5.根据权利要求1所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述紧箍圆环(4)内测涂抹有黄油。
6.根据权利要求1所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述钢绞线(11)设置为PE钢绞线,并采用浆体包裹。
7.根据权利要求6所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述钢绞线(11)设置为3根。
8.根据权利要求7所述的拉压型预应力锚索锚固端装置，其特征在于：所述钢绞线(11)设置有两层防护层：第一层为防腐油脂层，第二层为PE保护管(12)。
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