CN114991177A - 一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗震持久型韧性锚头结构，包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件以及与减震弹性组件可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索从减震弹性组件中穿出后的自由端由第二锚具进行锚固，第二锚具的底部与减震弹性组件表面通过预应力锚索拉压接触。本发明能够在一定强度的地震或其他等同强度震动力作用下正常工作，具有持久型压缩‑回弹变形的恢复能力，具备常规锚索不具有的韧性功能。
Description
技术领域
本发明涉及边坡防治抗震技术领域，具体涉及一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法。
背景技术
随着近些年我国交通建设事业的快速发展和路堑高边坡的大量涌现，人工高路堑边坡加固工艺已不断完善起来，预应力锚索框架梁防护形式，作为一种合理有效的边坡加固措施，由于其结构比较简单，提供的支护力大，便于施工，与生态环境景观协调性好，所以近几年更是广泛地用于工程实际中，在边坡防治工程中，预应力锚索框架梁已成为常用的治理措施。
预应力锚索框架梁加固滑坡体，作为一种主动加固方法，是通过充分调动岩体的自身强度，将滑坡体形成的滑坡推力通过锚索框架梁结构体传到滑床内稳定岩层中，从而改变滑坡体内的应力状态，达到边坡稳定的目的。预应力锚索框架梁结构体主要由预应力锚索和框架梁两部分组成，通过钻孔机在滑坡体上钻孔将锚索预埋入孔中，同时在钻出的孔中浇筑混凝土并对锚索进行张拉使其成为预应力锚索。根据受力情况将预应力锚索在孔中分为两段，即锚固段和自由段，其中锚固段提供的巨大锚固力(即锚固段的极限抗拔力)。预应力锚索构建完成后，在滑坡体表面建造框架梁将预应力锚索提供的锚索张拉力分散到滑坡体岩(土)体中，以抵抗滑坡体滑坡推力，从而改变滑坡体的应力分布。在框架梁的表面对应于钻孔的位置设置有砼封锚，以对预应力锚索进行锚固和保护。砼封锚底部与钻孔表面接触的位置设置锚斜托，用来调整砼封锚与预应力锚索的垂直关系，在锚斜托表面固定一钢板，钢板上固定一锚具，将预应力锚索进行锚固，最后用混凝土将锚具以及伸出锚具的预应力锚索自由端进行封锚，完成预应力锚索框架梁的搭建。
预应力锚索框架梁能调动坡体自稳能力，改变坡体的应力状况，且安全稳定、美观轻巧，综合造价及社会经济效益明显，明显优于传统的支护结构，在边坡治理中有广泛的应用前途，如构造发育的岩质路堑边坡、顺层及滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡地段等。
但由于预应力锚索框架梁锚固结构本身刚性的特点，其允许发生的变形位移较小，在一定强度的地震或其他等同强度震动力作用下，锚固岩体变形较大，常规预应力锚索难以继续限制其变形，此时锚索极易因锚索变形能力不足或瞬时冲击荷载作用下过载而被拉断，一旦失效便是永久失效，引起预应力锚索框架梁受力结构受损，从而引发滑坡体失稳破坏。
针对这一问题，发明一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法是十分有必要的，使其抵御灾害、吸收能量和性能恢复的能力有所提升，达到长久工作而不失效的预期目标，这也是行业发展的前沿性目标和国家需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法，以解决现有预应力锚索框架梁结构中的锚头结构抗震能力不足的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种抗震持久型韧性锚头结构，包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索3；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件4以及与减震弹性组件4可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件4为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索3从减震弹性组件4中穿出后的自由端由第二锚具1进行锚固，第二锚具1的底部与减震弹性组件4表面通过预应力锚索3拉压接触。
本发明中，初始状态为锚头结构为尚未受到外界动力作用时的状态。
本发明中，以锚斜托11朝向砼封锚12的方向为外侧，以锚斜托11朝向框架梁13方向为内侧。
本发明的工作原理是：本方案提供的减震弹性组件4具有持久型压缩-回弹变形的恢复能力，在抗震响应时，预应力锚索3随震动产生回缩时，预应力锚索3上锚固的第二锚具1能够对减震弹性组件4表面形成压力，减震弹性组件4即发生压缩弹性形变，压缩弹性形变能够对第二锚具1产生向外侧的弹力作用，从而阻止预应力锚索3继续回缩；在震动结束时，减震弹性组件4发生回弹，推动第二锚具1带动预应力锚索3回归初始状态。通过减震弹性组件4持续的压缩-回弹变形，对震动能量进行吸收，使预应力锚索3具备常规锚索不具有的韧性功能，使锚头结构在发生形变后能耗能自行恢复而不失效，能够有效增加锚头结构的抗震能力。
优选的，所述约束组件包括从弹性拱板中部通孔穿出的约束杆6以及约束减震弹性组件4位移的第一固定件71，第一固定件71位于弹性拱板拱起方向的外侧；所述约束杆6的一端与第一固定件71之间可拆卸连接，约束杆6另一端与锚头基础固定连接；所述第一固定件71与弹性拱板接触并向弹性拱板内侧挤压使减震弹性组件4具备预应力。
这样，第一固定件71一方面能够对减震弹性组件4进行限位约束，防止在震动结束减震弹性组件4回弹时弹力过大使其脱离转动连接的锚头基础表面导致自身受损或导致第二锚具1损伤；另一方面第一固定件71在初始状态时对减震弹性组件4的挤压产生的预应力，使减震弹性组件4在震动响应过程中不会发生太大的弹性形变，减小减震弹性组件4自身弹力对周边各部件的影响。
优选的，所述减震弹性组件4包括多个弹性拱板，多个弹性拱板之间通过绑扎钢条5绑扎固定形成板簧，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向第二锚具1的方向依次递减。
这样，多个弹性拱板绑扎形成的减震弹性组件4能够简化减震弹性组件4自身结构的制作和组装过程，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向锚头方向依次递减能够节省减震弹性组件4自身结构制作材料，节约资源。
优选的，所述第二锚具1为扣锁结构，所述预应力锚索3上对应于第二锚具1的位置设置有多个钢球组成的钢球葫芦2，钢球葫芦2与第二锚具1卡接。
这样，在抗震响应时，卡接的第二锚具1和钢球葫芦2具备较高的齿状咬合抗力，能有效增加锚索结构的耐久性和抗震性能。
优选的，所述锚头基础对应于减震弹性组件4的两侧固定连接有两个承载支架9；所述承载支架9包括固定轴91以及与固定轴91两端分别固定连接的支座92，支座92固定连接于锚头基础表面；所述减震弹性组件4靠近锚头基础的拱板两侧分别设置有卷边，各个卷边分别转动连接于各个对应位置的固定轴91上。
这样，只需将减震弹性组件4两侧的卷边套在固定轴91上即可实现减震弹性组件4的两侧与锚头基础表面的转动连接，有利于结构的简化及安装的方便程度。
优选的，减震弹性组件4响应过程受力特征用如下公式进行表征：
式中，σ为减震弹性组件4任意截面处的应力，M(x)为任意x点位处的弯矩，W为减震弹性组件4的抗弯截面系数。
优选的，减震弹性组件4表面任意位置处的弯矩M(x)采用减震弹性组件4变形微分方程进行计算：
式中，x为减震弹性组件表面任意位置，E为减震弹性组件的弹性模量；I为矩形截面惯性矩；ω为减震弹性组件的挠度；M(x)为减震弹性组件表面任意位置处的弯矩。
优选的，减震弹性组件4的抗弯截面系数W采用如下公式进行计算：
式中，b为减震弹性组件矩形截面宽度，δz为矩形截面减震弹性组件等效厚度；
其中，δz的计算公式为：
δz＝(δ1+δ2+...+δn)1/3；
式中，n为减震弹性组件中弹性拱板的个数，δ1，δ2，...，δn分别为减震弹性组件沿锚头基础向锚头方向的每个弹性拱板的厚度。
优选的，减震弹性组件4韧性衰减程度采用如下公式进行判断：
ΔR＝R0-R'；
Δh＝h0-h'x；
Δθ＝θ0-θ'；
式中，R0为减震弹性组件弯曲半径初始值，h0为减震弹性组件拱高初始值，θ0为减震弹性组件拱顶到圆心连线与转动连接端到圆心连线之间夹角的初始值，ΔR为减震弹性组件半径变化值，Δh为减震弹性组件拱高变化值，Δθ为减震弹性组件拱顶到圆心连线与转动连接段端到圆心连线之间的夹角变化值，R’、hx’、θ’分别为震动发生时减震弹性组件的弯曲半径、拱高以及拱顶到圆心连线与转动连接端到圆心连线之间夹角值，且分别满足R'＞R0，h'x＜h0，θ'＜θ0；
其中，
式中，h为减震弹性组件不受压时的拱高，c为减震弹性组件刚度，P为源自第二锚具的预压力；当震动发生时振幅为A时，拱高hx’为：h1'＝h0+A；当震动发生时振幅为-A时，拱高hx’为：h'2＝h0-A。
本发明还公开了一种锚头抗震方法，利用如上所述一种抗震持久型韧性锚头结构。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的抗震持久型韧性锚头结构能够在一定强度的地震或其他等同强度震动力作用下正常工作，具有持久型压缩-回弹变形的恢复能力，使锚头结构在发生形变后能耗能自行恢复而不失效，具备常规锚索不具有的韧性功能；
2、本发明提供的抗震持久型韧性锚头结构能维持预应力锚索原有预应力而不丧失锚固力，锚具等锁力措施能抵抗一定程度的动力破坏作用，使锚头结构中的各部件不受损坏；
3、本发明提供的抗震持久型韧性锚头结构构造简单，施工便捷，不易损坏，适宜性较强。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的锚头结构局部放大图；
图3为本发明的减震弹性组件结构示意图；
图4为本发明的第二锚具结构示意图；
图5为本发明的约束组件结构示意图；
图6为本发明的承载支架结构示意图；
图7为本发明的绑扎钢条结构示意图。
附图标记说明：1、第二锚具；2、钢球葫芦；3、预应力锚索；4、减震弹性组件；5、绑扎钢条；6、约束杆；71、第一固定件；72、第二固定件；8、第一锚具；9、承载支架；91、固定轴；92、支座；10、反力钢垫板；11、锚斜托；12、砼封锚；13、框架梁。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明要解决的技术问题是解决现有预应力锚索框架梁结构中的锚头结构抗震能力不足的技术问题。
如图1至图7所示，基于以上要解决的技术问题，本发明公开了一种抗震持久型韧性锚头结构，包括锚头基础以及与锚头基础固定连接的抗震组件；
包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索3；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件4以及与减震弹性组件4可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件4为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索3从减震弹性组件4中穿出后的自由端由第二锚具1进行锚固，第二锚具1的底部与减震弹性组件4表面通过预应力锚索3拉压接触。
本发明中，初始状态为锚头结构为尚未受到外界动力作用时的状态；第二锚具1的底部与减震弹性组件4表面通过预应力锚索3拉压接触，实际上是第二锚具1与减震弹性组件4的表面抵接，进而在预应力锚索3产生的拉力作用下，第二锚具1会与减震弹性组件4的表面产生接触压力。
本发明中，以锚斜托11朝向砼封锚12的方向为外侧，以锚斜托11朝向框架梁13方向为内侧。
本发明的工作原理是：本方案提供的减震弹性组件4具有持久型压缩-回弹变形的恢复能力，在抗震响应时，预应力锚索3随震动产生回缩时，预应力锚索3上锚固的第二锚具1能够对减震弹性组件4表面形成压力，减震弹性组件4即发生压缩弹性形变，压缩弹性形变能够对第二锚具1产生向外侧的弹力作用，从而阻止预应力锚索3继续回缩；在震动结束时，减震弹性组件4发生回弹，推动第二锚具1带动预应力锚索3回归初始状态。通过减震弹性组件4持续的压缩-回弹变形，对震动能量进行吸收，使预应力锚索3具备常规锚索不具有的韧性功能，使锚头结构在发生形变后能耗能自行恢复而不失效，能够有效增加锚头结构的抗震能力。
作为优选，所述约束组件包括从弹性拱板中部通孔穿出的约束杆6以及约束减震弹性组件4位移的第一固定件71，第一固定件71位于弹性拱板拱起方向的外侧；所述约束杆6的一端与第一固定件71之间可拆卸连接，约束杆6另一端与锚头基础固定连接；所述第一固定件71与弹性拱板接触并向弹性拱板内侧挤压使减震弹性组件4具备预应力。
这样，第一固定件71一方面能够对减震弹性组件4进行限位约束，防止在震动结束减震弹性组件4回弹时弹力过大使其脱离转动连接的锚头基础表面导致自身受损或导致第二锚具1损伤；另一方面第一固定件71在初始状态时对减震弹性组件4的挤压产生的预应力，使减震弹性组件4在震动响应过程中不会发生太大的弹性形变，减小减震弹性组件4自身弹力对周边各部件的影响。
作为优选，所述约束杆6另一端与锚头基础通过第二固定件72固定连接。
作为优选，所述约束杆6为螺杆，所述第一固定件71和第二固定件72为与螺杆匹配的螺帽；所述约束组件包括从多个弹性拱板中部通孔依次穿出的螺杆以及约束减震弹性组件4位移的螺帽；所述从弹性拱板中部通孔穿出的螺杆的一端用螺帽螺纹连接，且将螺帽收紧对减震弹性组件4的表面形成一定的压力，使弹性拱板具备预应力；所述螺杆的另一端穿过反力钢垫板10，并在反力钢垫板10朝向锚斜托11方向用螺帽螺纹连接，反力钢垫板10朝向锚斜托11方向的螺帽和螺杆浇筑于锚斜托11的混凝土中，从而与锚斜托11之间形成固定连接。
作为优选，所述减震弹性组件4包括多个弹性拱板，多个弹性拱板之间通过绑扎钢条5绑扎固定形成板簧，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向第二锚具1的方向依次递减。
这样，多个弹性拱板绑扎形成的减震弹性组件4能够简化减震弹性组件4自身结构的制作和组装过程，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向锚头方向依次递减能够节省减震弹性组件4自身结构制作材料，节约资源。
作为优选，所述弹性拱板为具有弧面的钢板，多个具有弧面的钢板之间通过绑扎钢条5绑扎而成，钢板的大小沿锚头基础向锚头方向依次递减。
作为优选，所述第二锚具1为扣锁结构，所述预应力锚索3上对应于第二锚具1的位置设置有多个钢球组成的钢球葫芦2，钢球葫芦2与第二锚具1卡接。
这样，在抗震响应时，卡接的第二锚具1和钢球葫芦2具备较高的齿状咬合抗力，能有效增加锚索结构的耐久性和抗震性能。
具体的，预应力锚索3长度方向上对应于第二锚具1的位置分布有多个钢球组成的钢球葫芦2，第二锚具1内对应有相应的球形凹腔，钢球葫芦2能够与第二锚具1卡接。
作为优选，所述多个钢球的直径沿靠近预应力锚索3的自由端的方向逐渐增大，有利于提高预应力锚索3的锚固和抗震效果。
具体的，本方案的钢球葫芦2包括沿预应力锚索3长度方向分布的三个钢球，且第二锚具1中对应于三个钢球葫芦2有三个球形凹腔，所述三个钢球的直径沿靠近预应力锚索3的自由端的方向逐渐增大，有利于提高齿状咬合抗力，使得第二锚具1具备端头扩大型结构来抵抗外部破坏作用力的功能，从而提高预应力锚索3的锚固和抗震效果。
作为优选，所述锚头基础对应于减震弹性组件4的两侧固定连接有两个承载支架9；所述承载支架9包括固定轴91以及与固定轴91两端分别固定连接的支座92，支座92固定连接于锚头基础表面；所述减震弹性组件4靠近锚头基础的拱板两侧分别设置有卷边，各个卷边分别转动连接于各个对应位置的固定轴91上。
这样，只需将减震弹性组件4两侧的卷边套在固定轴91上即可实现减震弹性组件4的两侧与锚头基础表面的转动连接，有利于结构的简化及安装的方便程度。
所述锚头基础包括从锚头基础中穿出的预应力锚索3、用于矫正预应力锚索3与锚头垂直关系的锚斜托11、与锚斜托11固定连接的反力钢垫板10以及固定于反力钢垫板10表面的第一锚具8；其中，预应力锚索3依次从反力钢垫板10和第一锚具8穿出。
本发明锚头基础中采用的反力钢垫板具有适度弹性及反弹力，是对现有技术中的普通钢垫板的优化，在第一锚具8在震动中被预应力锚索3带动而对反力钢垫板产生拉压作用时，能够对第一锚具8产生一定的反弹作用力，对第一锚具8形成了一定程度的支撑作用，防止预应力锚索3的回缩，从而增强整个锚头结构的抗破坏能力，保证锚头结构的完整。
这样，锚索经过张拉具备预应力锚索3，具有预应力的锚索被第一锚具8锁定，使预应力整体作用于反力钢垫板10上，进而作用于框架梁13上，最终被框架梁13将作用力分散于整个坡面上。
具体的，所述预应力锚索3从第一锚具8穿出后的自由端从减震弹性组件4的多个弹性拱板中依次穿出，从减震弹性组件4多个弹性拱板中穿出后的自由端由第二锚具1进行锚固，第二锚具1的底部与减震弹性组件4表面通过预应力锚索3拉压接触。
作为优选，所述预应力锚索3与减震弹性组件4多个弹性拱板相交部分的横截面在弹性拱板表面围绕弹性拱板的中心呈中心对称分布，使第二锚具1对减震弹性组件4施加的压力均匀作用于减震弹性组件4表面，有利于提高减震弹性组件4的抗震性能。
在震动发生时，减震弹性组件4响应过程受力特征用如下公式进行表征：
式中，σ为减震弹性组件4任意截面处的应力，M(x)为任意x点位处的弯矩，W为减震弹性组件4的抗弯截面系数。
任意x点位处的弯矩M(x)采用减震弹性组件4变形微分方程进行计算：
式中，E为减震弹性组件4的弹性模量；I为矩形截面惯性矩；ω为减震弹性组件4的挠度；M(x)为任意x点位处的弯矩。
减震弹性组件4的抗弯截面系数W采用如下公式进行计算：
式中，b为减震弹性组件4矩形截面宽度，δz为矩形截面减震弹性组件4等效厚度；
其中，δz的计算公式为：
δz＝(δ1+δ2+...+δn)1/3；
式中，n为减震弹性组件4中弹性拱板的个数，δ1，δ2，...，δn分别为减震弹性组件4沿锚头基础向锚头方向的每个弹性拱板的厚度。
随着时间的推移以及减震弹性组件的工作频次，减震弹性组件4会发生一定程度的韧性衰减，那么减震弹性组件4韧性衰减程度采用如下公式进行判断：
ΔR＝R0-R'；
Δh＝h0-h'x；
Δθ＝θ0-θ'；
式中，R0为减震弹性组件4弯曲半径初始值，h0为减震弹性组件4拱高初始值，θ0为减震弹性组件4拱顶到圆心连线与转动连接端到圆心连线之间夹角的初始值，ΔR为减震弹性组件4半径变化值，Δh为减震弹性组件4拱高变化值，Δθ为减震弹性组件4拱顶到圆心连线与转动连接段端到圆心连线之间的夹角变化值，R’、hx’、θ’分别为震动发生时减震弹性组件4的弯曲半径、拱高以及拱顶到圆心连线与转动连接端到圆心连线之间夹角值，且分别满足R'＞R，hx'＜h，θ'＜θ；
其中，
式中，h为减震弹性组件4不受压时的拱高，c为减震弹性组件4刚度，P源自第二锚具1的预压力；当震动发生时振幅为A时，拱高hx’为：h1'＝h0+A；当震动发生时振幅为-A时，拱高hx’为：h'2＝h0-A。
另外，本发明还公开了一种锚头抗震方法，该方法采用上述的抗震持久型韧性锚头结构。
与现有技术相比，采用本发明所公开的一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法具有如下技术效果：本发明提供的抗震持久型韧性锚头结构能够在一定强度的地震或其他等同强度震动力作用下正常工作，本发明的减震弹性组件具有持久型压缩-回弹变形的恢复能力，具备常规锚索不具有的韧性功能；本发明提供的抗震持久型韧性锚头结构能维持预应力锚索原有预应力而不丧失锚固力，锚具等锁力措施能抵抗一定程度的动力破坏作用，使锚头结构在发生形变后能耗能自行恢复而不失效；本发明提供的抗震持久型韧性锚头结构构造简单，施工便捷，不易损坏，适宜性较强。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索(3)；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件(4)以及与减震弹性组件(4)可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件(4)为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索(3)从减震弹性组件(4)中穿出后的自由端由第二锚具(1)进行锚固，第二锚具(1)的底部与减震弹性组件(4)表面通过预应力锚索(3)拉压接触。
2.根据权利要求1所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述约束组件包括从弹性拱板中部通孔穿出的约束杆(6)以及约束减震弹性组件(4)位移的第一固定件(71)，第一固定件(71)位于弹性拱板拱起方向的外侧；所述约束杆(6)的一端与第一固定件(71)之间可拆卸连接，约束杆(6)另一端与锚头基础固定连接；所述第一固定件(71)与弹性拱板接触并向弹性拱板内侧挤压使减震弹性组件(4)具备预应力。
3.根据权利要求2所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述减震弹性组件(4)包括多个弹性拱板，多个弹性拱板之间通过绑扎钢条(5)绑扎固定形成板簧，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向第二锚具(1)的方向依次递减。
4.根据权利要求1所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述第二锚具(1)为扣锁结构，所述预应力锚索(3)上对应于第二锚具(1)的位置设置有多个钢球组成的钢球葫芦(2)，钢球葫芦(2)与第二锚具(1)卡接。
5.根据权利要求1所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述锚头基础表面对应于减震弹性组件(4)的两侧固定连接有两个承载支架(9)；所述承载支架(9)包括固定轴(91)以及与固定轴(91)两端分别固定连接的支座(92)，支座(92)固定连接于锚头基础表面；所述减震弹性组件(4)靠近锚头基础的拱板两侧分别设置有卷边，各个卷边分别转动连接于各个对应位置的固定轴(91)上。
6.根据权利要求3所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，减震弹性组件(4)响应过程受力特征用如下公式进行表征：
式中，σ为减震弹性组件(4)任意截面处的应力，M(x)为任意x点位处的弯矩，W为减震弹性组件(4)的抗弯截面系数。
7.根据权利要求6所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，减震弹性组件(4)表面任意位置处的弯矩M(x)采用减震弹性组件(4)变形微分方程进行计算：
式中，x为减震弹性组件(4)表面任意位置，E为减震弹性组件(4)的弹性模量；I为矩形截面惯性矩；ω为减震弹性组件(4)的挠度；M(x)为减震弹性组件(4)表面任意位置处的弯矩。
8.根据权利要求7所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，减震弹性组件(4)的抗弯截面系数W采用如下公式进行计算：
式中，b为减震弹性组件(4)矩形截面宽度，δz为矩形截面减震弹性组件(4)等效厚度；
其中，δz的计算公式为：
δz＝(δ1+δ2+...+δn)1/3；
式中，n为减震弹性组件(4)中弹性拱板的个数，δ1，δ2，...，δn分别为减震弹性组件(4)沿锚头基础向锚头方向的每个弹性拱板的厚度。
9.根据权利要求3所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，减震弹性组件(4)韧性衰减程度采用如下公式进行判断：
ΔR＝R0-R'；
Δh＝h0-h'x；
Δθ＝θ0-θ'；
式中，R0为减震弹性组件(4)弯曲半径初始值，h0为减震弹性组件(4)拱高初始值，θ0为减震弹性组件(4)拱顶到圆心连线与转动连接端到圆心连线之间夹角的初始值，ΔR为减震弹性组件(4)半径变化值，Δh为减震弹性组件(4)拱高变化值，Δθ为减震弹性组件(4)拱顶到圆心连线与转动连接段端到圆心连线之间的夹角变化值，R’、hx’、θ’分别为震动发生时减震弹性组件(4)的弯曲半径、拱高以及拱顶到圆心连线与转动连接端到圆心连线之间夹角值，且分别满足R'＞R0，h'x＜h0，θ'＜θ0；
其中，
式中，h为减震弹性组件(4)不受压时的拱高，c为减震弹性组件(4)刚度，P为源自第二锚具(1)的预压力；当震动发生时振幅为A时，拱高hx’为：h1'＝h0+A；当震动发生时振幅为-A时，拱高hx’为：h'2＝h0-A。
10.一种锚头抗震方法，利用如权利要求1～9任意一个权利要求所述一种抗震持久型韧性锚头结构。
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|---|---|
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Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1046578A (ja) * | 1996-08-05 | 1998-02-17 | Nippon Light Metal Co Ltd | 土木又は建築用角パイプのキャップ |
| JP2006063771A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Domusu Sekkei Jimusho:Kk | スリット板バネとこれを使用した建築物の耐震補強方式 |
| CN101413297A (zh) * | 2008-12-03 | 2009-04-22 | 东南大学 | 大吨位竖向隔震减震装置 |
| CN202325584U (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种缓冲耗能锚杆托盘 |
| JP2015183364A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | ジオセル固定用施工補助体による土構造物ののり面表層すべり対策工法 |
| CN108385682A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-10 | 大连理工大学 | 一种减震型高边坡预应力锚索及其施工方法 |
| CN210975903U (zh) * | 2019-09-30 | 2020-07-10 | 刘园园 | 一种地下建筑抗震支护结构 |
| CN211690412U (zh) * | 2019-11-28 | 2020-10-16 | 鑫润建设工程有限公司 | 一种复合桩基 |
| CN112144549A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-29 | 同济大学 | 一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系 |
| CN112663605A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-16 | 山东建筑大学 | 锚固装置、预应力锚固结构及其施工方法 |
| CN112962631A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-15 | 四川华佑天成科技有限公司 | 一种边坡加固系统及其加固方法 |
| CN213805818U (zh) * | 2020-11-17 | 2021-07-27 | 南通雯华建筑规划设计有限公司 | 一种框架结构抗震地基结构 |
| CN113914332A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 同济大学 | 一种自复位抗震锚杆及安装方法 |
| CN216108656U (zh) * | 2021-09-18 | 2022-03-22 | 甘肃普瑞得科技工程有限公司 | 一种建筑工程地基抗震结构 |
| CN114396045A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-04-26 | 重庆交通大学 | 一种抗震锚索结构与韧性提升方法 |
| CN114411775A (zh) * | 2022-01-29 | 2022-04-29 | 重庆交通大学 | 一种抗震锚索、抗震响应监测方法与边坡加固方法 |
-
2022
- 2022-05-25 CN CN202210583633.4A patent/CN114991177B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1046578A (ja) * | 1996-08-05 | 1998-02-17 | Nippon Light Metal Co Ltd | 土木又は建築用角パイプのキャップ |
| JP2006063771A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Domusu Sekkei Jimusho:Kk | スリット板バネとこれを使用した建築物の耐震補強方式 |
| CN101413297A (zh) * | 2008-12-03 | 2009-04-22 | 东南大学 | 大吨位竖向隔震减震装置 |
| CN202325584U (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种缓冲耗能锚杆托盘 |
| JP2015183364A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | ジオセル固定用施工補助体による土構造物ののり面表層すべり対策工法 |
| CN108385682A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-10 | 大连理工大学 | 一种减震型高边坡预应力锚索及其施工方法 |
| CN210975903U (zh) * | 2019-09-30 | 2020-07-10 | 刘园园 | 一种地下建筑抗震支护结构 |
| CN211690412U (zh) * | 2019-11-28 | 2020-10-16 | 鑫润建设工程有限公司 | 一种复合桩基 |
| CN112144549A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-29 | 同济大学 | 一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系 |
| CN213805818U (zh) * | 2020-11-17 | 2021-07-27 | 南通雯华建筑规划设计有限公司 | 一种框架结构抗震地基结构 |
| CN112663605A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-16 | 山东建筑大学 | 锚固装置、预应力锚固结构及其施工方法 |
| CN112962631A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-15 | 四川华佑天成科技有限公司 | 一种边坡加固系统及其加固方法 |
| CN216108656U (zh) * | 2021-09-18 | 2022-03-22 | 甘肃普瑞得科技工程有限公司 | 一种建筑工程地基抗震结构 |
| CN113914332A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 同济大学 | 一种自复位抗震锚杆及安装方法 |
| CN114411775A (zh) * | 2022-01-29 | 2022-04-29 | 重庆交通大学 | 一种抗震锚索、抗震响应监测方法与边坡加固方法 |
| CN114396045A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-04-26 | 重庆交通大学 | 一种抗震锚索结构与韧性提升方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王林峰: "板簧式减震锚头结构及抗震性能分析", 吉林大学学报(工学版), vol. 53, no. 6, 15 June 2023 (2023-06-15), pages 1842 - 1852 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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