CN109555120A - 一种预应力抗震消能锚杆 - Google Patents

一种预应力抗震消能锚杆 Download PDF

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李安洪
魏永幸
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龚建辉
李宁
曾永红
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Abstract

一种预应力抗震消能锚杆，以使锚杆具有良好的抗震性能，大幅度降低高烈度区锚杆及其外锚结构的受力和工程造价。包括布设于山体的钻孔和沿钻孔轴线设置的锚杆，锚杆外端通过外锚结构与山体形成锚固连接，其特征是：所述锚杆由内而外包括锚固段杆体、自由段杆体、消能段和伸出钻孔孔口的外露段杆体，消能段设置两端分别与外露段杆体内端、自由段杆体外端固定连接的弹性消能构件，锚固段杆体与钻孔孔壁之间灌注注浆体将其与山体粘结为一体，锚杆通过外锚结构、注浆体与山体形成共同受力和变形的整体结构。

Description

一种预应力抗震消能锚杆
技术领域
本发明涉及土木工程，特别涉及一种预应力抗震消能锚杆，尤其适用于高烈度地震区的铁路、公路、水利的边坡工程。
技术背景
在高烈度地区，锚杆的地震工况峰值受力较大，在一般工况下的受力较小，常规全长粘结型锚杆或者预应力锚杆如果按照地震工况的受力来进行设计，经济性极差，且锚杆和外锚结构的变形协调能力较差。因此需要提出一种造价低、易实现的预应力抗震消能锚杆，很好的解决了高烈度区边坡工程修建的上述难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种预应力抗震消能锚杆，以使锚杆具有良好的抗震性能，大幅度降低高烈度区锚杆及其外锚结构的受力和工程造价。
本发明解决上述技术所采用的的技术方案如下：
本发明的一种预应力抗震消能锚杆，包括布设于山体的钻孔和沿钻孔轴线设置的锚杆，锚杆外端通过外锚结构与山体形成锚固连接，其特征是：所述锚杆由内而外包括锚固段杆体、自由段杆体、消能段和伸出钻孔孔口的外露段杆体，消能段设置两端分别与外露段杆体内端、自由段杆体外端固定连接的弹性消能构件，锚固段杆体与钻孔孔壁之间灌注注浆体将其与山体粘结为一体，锚杆通过外锚结构、注浆体与山体形成共同受力和变形的整体结构。
所述钻孔内设置由其孔口延伸至注浆体前端的防腐套管，防腐套管内充填防腐油脂。
所述弹性消能构件为拉伸弹簧。
本发明的有益效果是，锚杆通过外锚结构、注浆体与山体形成共同受力和变形的整体结构，锚杆具有设置弹性消能构件的消能段，锚固段长度只需满足一般工况下的设计长度，在地震来临时可充分发挥弹性消能构件的作用，将地震力吸收在消能段，从而不增加锚固段的受力，大幅度降低地震工况下锚杆和外锚结构的受力，具有良好的抗震性能；通过弹性消能构件的变形协调作用，充分协调外锚结构和山体的变形，地震过后弹性消能构件能恢复到初始状态，避免预应力锚杆失效；有效解决了高烈度地震地区传统全长粘结锚杆或者预应力锚杆长度过长，与外锚结构变形不协调，地震工况下易破坏的难题，并可减小锚杆和钻孔长度，大幅度降低工程造价。
本发明特别适用于高烈度地震区的铁路、公路、水利的边坡工程。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明一种预应力抗震消能锚杆的构造图；
图2是本发明一种预应力抗震消能锚杆消能段的断面图；
图3是本发明一种预应力抗震消能锚杆自由段的断面图；
图4是本发明一种预应力抗震消能锚杆锚固段的断面图；
图中示出标记及所对应的名称：钻孔10、外露段杆体21、消能段22、自由段杆体23、锚固段杆体24、弹性消能构件25、防腐套管26、防腐油脂27、定位支架28、注浆体29、垫座30、锚具31、保护罩32、外锚构筑体33、山体S。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1至图4，本发明的一种预应力抗震消能锚杆，包括布设于山体S的钻孔10和沿钻孔10轴线设置的锚杆，锚杆外端通过外锚结构与山体S形成锚固连接。所述锚杆由内而外包括锚固段杆体24、自由段杆体23、消能段22和伸出钻孔10孔口的外露段杆体21，消能段22设置其两端分别与外露段杆体21内端、自由段杆体23外端固定连接的弹性消能构件25，锚固段杆体24与钻孔10孔壁之间灌注注浆体29将其与山体S粘结为一体，锚杆通过外锚结构、注浆体29与山体S形成共同受力和变形的整体结构。
参照图1，锚杆通过外锚结构、注浆体29与山体S形成共同受力和变形的整体结构，且具有设置弹性消能构件15的消能段22，锚固段长度只需满足一般工况下的设计长度，在地震来临时可充分发挥弹性消能构件25的作用，将地震力吸收在消能段22，从而不增加锚固段杆体24的受力，大幅度降低地震工况下锚杆和外锚结构的受力，具有良好的抗震性能。通过弹性消能构件25的变形协调作用，充分协调外锚结构和山体S的变形，地震过后弹性消能构件25能恢复到初始状态，避免预应力锚杆失效。
参照图1和图2、图3，所述钻孔10内设置由其孔口延伸至注浆体29前端的防腐套管26，防腐套管26内充填防腐油脂27。所述弹性消能构件25通常采用拉伸弹簧。参照图1和图4，为防止锚固段体体24和钻孔10孔壁之间直接接触，降低锚固效果，所述锚固段杆体24内沿钻孔10轴线间隔设置定位支架28。
参照图1，所述外锚结构包括外锚构筑体33、垫座30和锚具31，外锚构筑体33构筑于山体S坡面上，外露段杆体21穿过外锚构筑体33，其外端设置垫座30和锚具31，垫座30上固定设置将锚具31封装于其内的保护罩32。外锚构筑体33通常为钢筋混凝土结构的锚垫板、框架梁等。
本发明有效解决了高烈度地震地区传统全长粘结锚杆或者预应力锚杆长度过长，与外锚结构变形不协调，地震工况下易破坏的难题，并可减小锚杆和钻孔长度，大幅度降低工程造价，特别适用于高烈度地震区的铁路、公路、水利的边坡工程。
以上所述只是用图解说明本发明一种预应力抗震消能锚杆的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.一种预应力抗震消能锚杆，包括布设于山体(S)的钻孔(10)和沿钻孔(10)轴线设置的锚杆，锚杆外端通过外锚结构与山体(S)形成锚固连接，其特征是：所述锚杆由内而外包括锚固段杆体(24)、自由段杆体(23)、消能段(22)和伸出钻孔(10)孔口的外露段杆体(21)，消能段(22)设置两端分别与外露段杆体(21)内端、自由段杆体(23)外端固定连接的弹性消能构件(25)，锚固段杆体(24)与钻孔(10)孔壁之间灌注注浆体(29)将其与山体(S)粘结为一体，锚杆通过外锚结构、注浆体(29)与山体(S)形成共同受力和变形的整体结构。
2.如权利要求1所述的一种预应力抗震消能锚杆，其特征是：所述钻孔(10)内设置由其孔口延伸至注浆体(29)前端的防腐套管(26)，防腐套管(26)内充填防腐油脂(27)。
3.如权利要求1所述的一种预应力抗震消能锚杆，其特征是：所述弹性消能构件(25)为拉伸弹簧。
4.如权利要求1所述的一种预应力抗震消能锚杆，其特征是：所述锚固段杆体(24)上沿钻孔(10)轴线间隔设置定位支架(28)。
5.如权利要求1所述的一种预应力抗震消能锚杆，其特征是：所述外锚结构包括外锚构筑体(33)、垫座(30)和锚具(31)，外锚构筑体(33)构筑于山体(S)坡面上，外露段杆体(21)穿过外锚构筑体(33)，其外端设置垫座(30)和锚具(31)，垫座(30)上固定设置将锚具(31)封装于其内的保护罩(32)。
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