CN1434175A

CN1434175A - 锚固方法及端承载锚杆

Info

Publication number: CN1434175A
Application number: CN 03118099
Authority: CN
Inventors: 张百全
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2003-08-06
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: CN1298940C

Abstract

一种锚固方法，其特征在于它是在置放锚杆之锚孔下另开设一锚扩孔，该锚扩孔内设置一可与岩土之间产生端阻力之锚头，将锚头与锚杆连接后再进行灌浆。其锚杆及锚头结构满足下列条件：①端承锚固力N_psik＝N_u－N_qsik；②锚头半径R：(R²－r²)≥N_u/ЛP_sik；③锚头最大弯矩M_psik＝R².P_sik/2；④锚头最大剪力Q_psik＝R.P_sik。本发明端承载锚杆包括锚杆，该锚杆下设下滑杆和可撑开的受力拉杆，下滑杆内套有可在其滑槽内作上下移动的上滑杆，锚杆底端与上滑杆相接，下滑杆上设有与受力拉杆铰接的下撑杆，或设有与受力拉杆相触之撑板，下滑杆底部设下滑杆底板，撑杆另一端与下滑杆相接或与下滑杆底板相接。本发明充分利用岩土端阻力，使锚杆整体长度缩短，锚杆材料消耗量降低，锚固力大幅提高。

Description

锚固方法及端承载锚杆

技术领域：

本发明涉及建筑地基基础领域，具体涉及锚固方法及锚固件的设计改进。

背景技术：

目前国际国内锚杆的设计施工方法都是按纯摩擦力(侧阻力)的受力形式而进行的，给锚杆提供反力的均为岩土的侧阻力。按这种传统的设计方法和理论成型的锚杆工料消耗巨大，工程成本高，而锚固力却十分小；若要求的锚力较大时，锚杆的长度就很长，锚固力不稳定，且随时间增长不断损失。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是怎样增大锚杆与岩土之间接触面积，使锚杆不仅可受到来自岩土之侧阻力作用，还可受到其端阻力的作用，以提高锚固力，降低锚杆材料消耗。

本发明的技术问题是通过下面的技术方案解决上述技术问题的。其特征在于它是在置放锚杆之锚孔下另开设一锚扩孔，该锚扩孔内设置一可与岩土之间产生端阻力之锚头，将锚头与锚杆连接后再进行灌浆。其中锚杆及锚头结构设计满足下列条件：①端承锚固力：N_pisk＝N_u-N_qsik，其中N_u为锚杆轴向受拉承载力，N_qsik为锚杆摩擦锚固力；②锚头半径R：(R²-r²)≥N_u/лP_sik；其中R为锚头半径，r为锚杆半径，P_sik为岩土端阻力特征值；③锚头最大弯矩：M_pisk＝R².P_sik/2；④锚头最大剪力：Q_psik＝R.P_sik。本发明根据上述方法设计了的端承载锚杆包括锚杆，其特征在于该锚杆下设锚头，所述锚头包括下滑杆和固定于锚杆上可撑开的受力拉杆，下滑杆内套有可在其上开设的滑槽内作上下移动的上滑杆，锚杆底端与上滑杆相接，在下滑杆上，设有与受力拉杆铰接的下撑杆，或设有可与受力拉杆相触之撑板，下滑杆底部设有下滑杆底板，撑杆另一端与下滑杆相接或与下滑杆底板相接。本发明锚杆可经冷拉或淬火处理。

本发明突破了传统锚杆设计理念，充分利用了岩土端阻力远大于侧阻力的特点，可使锚杆整体长度大幅缩短，大大降低锚杆材料的消耗量，降低工程成本和施工难度，加快工程进度，在锚固力大幅提高的同时还可减少因锚杆拉应变和岩土压应变而产生的应力松弛、徐变等不利影响。

附图说明：

图1为本发明锚头计算简图；

图2为本发明端承载锚杆结构实施例一；

图3为本发明端承载锚杆结构实施例二。

图中：

1-锚杆； 2-锚孔； 3-锚扩孔； 4-锚头；

5-受力拉杆； 6-上滑杆； 7-下滑杆； 8-下滑杆底板；

9-下撑杆； 10-撑板； 11-销杆。

具体实施方式：

目前，建筑基坑支护中锚杆俱是采用锚杆侧面与岩土之间的侧阻力来固定，理论研究表明，岩土的侧标准值不足端阻力标准值的1/10，当岩土为微风化或新鲜基岩时，侧阻力标准值与端阻力标准值之比可达1∶100以上。因此，利用端阻力，并使锚杆支护时与岩土之间接触面积增大，是提高锚固力的良好途径。本发明基于上述理论，并经过反复实践，提出了一种锚固方法，其特征在于它是在置放锚杆之锚孔下另开设一锚扩孔，该锚扩孔内设置一可与岩土之间产生端阻力之锚头，将锚头与锚杆连接并安装后再进行灌浆形成钢筋混凝土锚头。由于目前机械钻孔及扩孔工艺已经较为成熟，钻、扩孔机械种类也很多，因而锚孔、锚扩孔的施工质量完全可以满足设计及工程实际需要。

如图1所示，根据上述方法，本发明锚杆及锚头设计计算包括下述步骤：

1)根据锚杆用途，按中华人民共和国建设部《锚杆喷射混凝土支护技术规范》及《建筑基坑支护技术规程》计算出锚杆水平拉力或抗拨力T_d和锚杆轴向受拉承载力N_u，并验算岩土的整体稳定性，主要是抗滑移和抗倾复；

2)根据轴向承载力设计值和拟用材料强度，计算锚杆截面积，并设计出锚杆几何形状及相关断面尺寸；

3)根据《建筑基坑支护技术规程》计算锚杆的自由长度L_f；

4)按《建筑基坑支护技术规程》中土层锚杆锚固体长度的最小要求计算摩擦锚固力N_qsik；

5)根据锚杆轴向受拉承载力和土层锚杆锚固体长度摩擦锚固力计算端承锚固力：

N_psik＝N_u-N_qsik；

6)根据N_psik计算锚头半径R

由(R²-r²)лP_sik≥N_psik

得(R²-r²)≥N_psik/лP_sik

式中R为锚头半径，r为锚杆半径，P_sik为岩土端阻力特征值；

当不考虑摩擦力时，(R²-r²)≥N_u/лP_sik；

7)计算锚头最大弯距M_psik和锚头中点最大剪力Q_psik

M_psik＝R².P_sik/2

Q_psik＝R.P_sik；

8)按允许变形特征值进行锚杆的变形复核(必须同时考虑锚杆的拉应变和岩土的压应变)。

本发明可按需要将锚头设计为钢或钢筋混凝土两类不同的锚体结构，锚杆的几何形状、尺寸及锚杆材料的强度及弹性模量可根据设计要求进行选定。

本发明根据上述方法设计了一种端承载锚杆，下面展示两个实施例。

实施例一：

如图2所示，本实施例包括设置于锚孔2中的锚杆1，其特征在于在该锚杆1下设锚头4，它包括下滑杆7和受力拉杆5，受力拉杆5可在外力作用下撑开，设于锚杆1底端，可设一根或一根以上，直接焊接于锚杆1上或通过螺栓固于锚杆1上。在锚杆1下方，设有一下滑杆7，置于锚孔2下面开设的锚扩孔3内，该下滑杆7为管状，其管壁上对称开设有长滑槽。上滑杆6下端套于下滑杆7内，销杆11固定在上滑杆6下端，可穿越于下滑杆7滑槽内，带动上滑杆6在下滑杆7内作上下移动，上滑杆6上端加工有外螺纹，可旋入锚杆1底端开设的螺孔内，与其相接。在下滑杆7上，设有下撑杆9，该下撑杆9一端固定在下滑杆7上，另一端与受力拉杆5铰接。当将锚杆1向下移动时，带动上滑杆6沿下滑杆7长滑槽向下运动，这时，受力拉杆5在下撑杆9作用下向外张开成伞状。当上滑杆6移动到位时，受力拉杆5撑开到最大位置。

为增加受力面积，保证下滑杆7不插入岩土内，在下滑杆7底部设有下滑杆底板8。

实施例二：

如图3所示，本实施例包括设置于锚孔2中的锚杆1，其特征在于在该锚杆1下设锚头4，它包括下滑杆7和受力拉杆5，受力拉杆5可在外力作用下撑开，设于锚杆1底端，可设一根或一根以上，直接焊接于锚杆1上或通过螺钉固于锚杆1上。在锚杆1下方，设有一下滑杆7，置于锚孔2下面开设的锚扩孔3内，该下滑杆7为管状，其管壁上对称开设有长滑槽。上滑杆6下端套于下滑杆7内，销杆11固定在上滑杆6下端，可穿越于下滑杆7滑槽内，带动上滑杆6在下滑杆7内作上下移动，上滑杆6上端加工有外螺纹，可旋入锚杆1底端开设的螺孔内，与其相接。在下滑杆7上，设有撑板10，该撑板10直径大于锚杆1直径但小于锚孔2孔径，可与受力拉杆5相触。当将锚杆1向下移动时，带动上滑杆6沿下滑杆7长滑槽向下运动，当移动到撑板10与受力拉杆5相触位置时，撑板10便将受力拉杆5向外顶开，随着上滑杆6的不断向下移动，受力拉杆5在撑板10的作用下逐渐向外张开成伞状。当上滑杆6移动到位时，受力拉杆5撑开到最大位置。

当撑板10直径较大时，为减少撑板10厚度，节约材料，在撑板10下还设有下撑杆9，该撑杆另一端与下滑杆7相接或与设于下滑杆7上之下滑杆底板8相接。

本发明锚杆1可经冷拉或淬火处理，以减少使用时长度变形量。

本发明可广泛应用于建筑基坑、边坡支护，地下结构抗浮，灌注桩预压，公路、桥涵、隧道的锚固体系，矿山、井巷、侧壁、顶板锚固，码头、港口及海洋平台的锚固体系，酒建筑物，构筑物的改造、制编、平移等工作的预、捡、锚固体系和拉、压复合桩的锚固结构体系。

Claims

1、一种锚固方法，其特征在于它是在置放锚杆之锚孔下另开设一锚扩孔，该锚扩孔内设置一可与岩土之间产生端阻力之锚头，将锚头与锚杆连接后再进行灌浆。

2、根据权利要求1所述的锚固方法，其特征在于锚杆及锚头结构设计满足下列条件：

1)端承锚固力：N_psik＝N_u-N_qsik

其中N_u为锚杆轴向受拉承载力，N_qsik为锚杆摩擦锚固力；

2)锚头半径R：

(R²-r²)≥N_u/лP_sik；

其中R为锚头半径，r为锚杆半径，P_sik为岩土端阻力特征值；

3)锚头最大弯矩：M_psik＝R².P_sik/2；

4)锚头最大剪力：Q_psik＝R.P_sik。

3、一种由上述锚固方法设计的端承载锚杆，它包括锚杆，其特征在于该锚杆下设锚头，所述锚头包括下滑杆和固定于锚杆上可撑开的受力拉杆，下滑杆内套有可在其上开设的滑槽内作上下移动的上滑杆，锚杆底端与上滑杆相接，下撑杆设于下滑杆上，与受力拉杆铰接。

4、根据权利要求3所述的端承载锚杆，其特征在于下滑杆底部设有下滑杆底板。

5、一种由上述锚固方法设计的端承载锚杆，包括锚杆，其特征在于该锚杆下设锚头，所述锚头包括下滑杆和固定于锚杆上可撑开的受力拉杆，下滑杆内套有可在其上开设的滑槽内作上下移动的上滑杆，锚杆底端与上滑杆相接，在下滑杆上，设有可与受力拉杆相触之撑板。

6、根据权利要求5所述的端承载锚杆，其特征在于撑板下设下撑杆，该撑杆另一端与下滑杆相接或与设于下滑杆上之下滑杆底板相接。

7、根据权利要求3或5所述的端承载锚杆，其特征在于锚杆经冷拉或淬火处理。