CN208235513U - 一种改进的后压式拉压复合型锚杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改进的后压式拉压复合型锚杆，包括锚杆杆体和安装在该锚杆杆体上的钢质承压板、挤压套和套管，锚杆杆体上还套设安装有橡胶让压板，挤压套固定在锚杆杆体上，钢质承压板套设在锚杆杆体上，并焊固于挤压套上，橡胶让压板叠合在钢质承压板背向挤压套的一侧，锚杆杆体从对应钢质承压板处至锚杆杆体的锚头间套设套管。本实用新型改进的后压式拉压复合型锚杆结构简单，成功避免了软硬交错土层中传统锚杆渐进式破坏现象，解决了软硬交错土层中拉压复合型锚杆的承压锚固段和受拉锚固段无法协同承载的缺点，大幅提高锚杆的抗拔承载力，适用于软硬交错地层中的基坑、边坡、隧道及地下空间工程的锚固工程。
Description
技术领域
本实用新型涉一种改进的后压式拉压复合型锚杆，用于基坑、边坡、隧道及地下工程的锚固与加固，尤其适用于锚杆锚固段同时穿越软土层和硬土层的锚固工程。
背景技术
国家知识产权局专利局在2014-12-17公开的ZL201420450678.5公开了一种拉压复合型锚杆，其锚杆锚固段的杆体中按预设位置设置有承压板，使传统锚杆单一的锚固段分解为承压锚固段和受拉锚固段，大大减小了锚固段与岩土体界面的应力集中现象，使锚固段与岩土体的黏结强度得到充分发挥，从而使拉压复合型锚杆在相同锚固段长度时比传统拉力型锚杆和传统压力型锚杆的抗拔承载力显著提高；但是岩土体在形成的历史中，由于地质运动、沉积、搬运等影响，使其不可避免地具有成层性。因此，锚杆在施工时其锚固段往往会穿越软硬不同、性状各异的岩土层。如何使穿越不同土层的锚固段发挥最大的承载力，对锚杆的工程安全至关重要；而ZL201420450678.5公开的拉压复合型锚杆应用于软硬交错土层时，尽管抗拔承载力相比传统拉力型锚杆和传统压力型锚杆有所提高。但是，由于锚固段在软硬土层中的黏结强度相差较大，故软土层中承压锚固段的抗拔承载力会比硬土层中受拉锚固段的抗拔承载力小，会先发生破坏，继而出现承载力软化，将多余的拉力转移给受拉锚固段，导致受拉锚固段因荷载突然增加而随之破坏。此时，ZL201420450678.5公开的拉压复合型锚杆不能使处于软土层的承压锚固段承载力和硬土层的受拉锚固段承载力同时达到极限值，故其尚有改进优化空间。
有鉴于此，本发明人对拉压复合型锚杆的结构进行深入研究，遂有本案产生。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种改进的后压式拉压复合型锚杆，解决软硬交错土层中拉压复合型锚杆的承压锚固段和受拉锚固段无法协同承载的缺点，其可进一步提高锚杆的抗拔承载力。
为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种改进的后压式拉压复合型锚杆，包括锚杆杆体和安装在该锚杆杆体上的钢质承压板、挤压套和套管，所述锚杆杆体上还套设安装有橡胶让压板，所述挤压套固定在所述锚杆杆体上，所述钢质承压板套设在所述锚杆杆体上，所述钢质承压板焊固于所述挤压套上，所述橡胶让压板叠合在所述钢质承压板背向所述挤压套的一侧，所述锚杆杆体从对应所述钢质承压板处至所述锚杆杆体的锚头间套设所述套管。
优选地，所述橡胶让压板和所述钢质承压板均为圆板结构，所述橡胶让压板的直径等于所述钢质承压板的直径。
优选地，所述套管的下端设置有外螺纹，所述橡胶让压板和所述钢质承压板的中部分别开设有与所述套管的所述外螺纹相配合的螺纹孔。
优选地，所述橡胶让压板为低弹模的圆环橡胶垫。
采用上述技术方案，本实用新型的一种改进的后压式拉压复合型锚杆，相对于ZL201420450678.5公开的拉压复合型锚杆有益效果在于：通过在钢质承压板上方增加了低弹模的橡胶让压板，锚头承受的荷载将会传递至承压板，由于橡胶让压板弹性模量较低，易于压缩，所以荷载较小时，橡胶让压板通过自身压缩实现承压锚固段的让压，使得硬土层中受拉锚固段承担荷载时机早，受力较大，通过选取合适的橡胶让压板来调整承压锚固段的让压量，使得承压锚固段的承载力和受拉锚固的承载力同时达到极限值，从而使锚杆抗拔承载力最大化；本实用新型改进的后压式拉压复合型锚杆结构简单，成功避免了软硬交错土层中传统锚杆渐进式破坏现象，解决了软硬交错土层中拉压复合型锚杆的承压锚固段和受拉锚固段无法协同承载的缺点，大幅提高锚杆的抗拔承载力，适用于软硬交错地层中的基坑、边坡、隧道及地下空间工程的锚固工程。
附图说明
图1为本实用新型一种改进的后压式拉压复合型锚杆在钻孔内注浆完成后的示意图；
图2为本实用新型一种改进的后压式拉压复合型锚杆的承压板处的结构示意图；
图3为ZL201420450678.5公开的拉压复合型锚杆的承压锚固段和受拉锚固段荷载位移曲线示意图；
图4为本实用新型一种改进的后压式拉压复合型锚杆的承压锚固段和受拉锚固段的荷载位移曲线示意图。
标号及符号说明：
1-锚杆杆体；2-钢质承压板；3-橡胶让压板；4-挤压套；5-套管；6-焊缝。
A表示锚杆自由段；B表示锚杆锚固段；C表示锚杆承压锚固段；D表示锚杆受拉锚固段；E表示软土层；F表示硬土层；Q1表示软土层承压锚固段能承受的最大拉力；S1表示软土层承压锚固段承受的最大拉力时所对应的变形量；Q1’表示硬土层受拉锚固段变形量为S1时承受的拉力；Q2表示硬土层受拉锚固段能承受的最大拉力；S2表示硬土层受拉锚固段承受的最大拉力时所对应的变形量；Q2’表示软土层承压锚固段变形量为S2时承受的拉力；S表示橡胶让压板的让压变形量或厚度。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细阐述。
本实用新型公开一种改进的后压式拉压复合型锚杆，如图1和2所示，包括锚杆杆体1和套设安装在该锚杆杆体1上的钢质承压板2、橡胶让压板3、挤压套4和套管5，挤压套4固定在锚杆杆体1上，钢质承压板2套设在锚杆杆体1上，且钢质承压板2通过焊接形成的焊缝6固定在挤压套4上，橡胶让压板3穿套于锚杆杆体1上，且橡胶让压板3叠合在钢质承压板2背向挤压套4的一侧，锚杆杆体1从对应钢质承压板2处至锚杆杆体1的锚头间套设套管1。在钻孔内注浆前将钢质承压板2和橡胶让压板3在锚固段中安放在靠近软土层E的硬土层F中，橡胶让压板3为低弹模的圆环橡胶垫，圆环橡胶垫的厚度和弹性模量的选取需要根据不同软硬土层预设的让压变形量进行确定。
套管5的下端对应于橡胶让压板3和钢质承压板2处开设有外螺纹，橡胶让压板3与钢质承压板2的中部分别开设有与此外螺纹相配合的螺纹孔，橡胶让压板3与钢质承压板2通过其各自开设的螺纹孔依次与套管5螺接。
较佳的，挤压套4穿套并夹固于锚杆杆体1上且与钢质承压板2焊固连接。钢质承压板2采用圆形板，橡胶让压板3的直径等于钢质承压板2的直径，使橡胶让压板3完全叠合在钢质承压板2背向挤压套4的一侧；橡胶让压板3与钢质承压板2的叠合侧相互粘连固定。
ZL201420450678.5公开的拉压复合型锚杆没有橡胶让压板，如图3所示，以下为其作用原理：
锚杆开始受力时，钢质承压板被往孔口方向挤压，一方面使得软土层中承压锚固段被挤压，另一方面使得硬土层中受拉锚固段受拉，即软土层中承压锚固段和硬土层中的受拉锚固段同时受力。由于软土层中承压锚固段和硬土层中受拉锚固段的刚度不同，当钢质承压板变形达到S1时，软土层中承压锚固段承担的拉力达到最大值Q1，而硬土层中的受拉锚固段承担的拉力仅仅为Q1’，远低于最大值Q2，此时锚杆承受的的总拉力为Q1+Q1’。当拉力继续增加，承压锚固段随即破坏，其能承受的拉力随承压锚固段变形增加而急剧降低，承压锚固段减小的承受拉力直接转移给受拉锚固段，导致受拉锚固段承受的拉力迅速增加。当钢质承压板拉出变形达到S2时，硬土层中的受拉锚固段承担的拉力达到最大值Q2，而软土层中承压锚固段承担的拉力仅仅为Q2’，远低于Q1，此时锚杆承受的的总拉力为Q2+Q2’。由于硬土层中的受拉锚固段能承担的最大拉力Q2远大于软土层中承压锚固段能承担的最大拉力Q1，锚杆的最终极限抗拔承载力Q2+Q2’。
本实用新型如图4所示，以下为其作用原理：
当锚杆锚固段B同时设置于软土层E和硬土层F中时，由于钢质承压板2和橡胶让压板3位于硬土层F中，且靠近软土层E。当锚杆杆体1初步受力时，钢质承压板2和橡胶让压板3同时被拉出，由于橡胶让压板3的弹性模量较低，当钢质承压板2和橡胶让压板3被向外拉动时，橡胶让压板3很容易产生压缩变形，使得钢质承压板2和橡胶让压板3不能挤压承压锚固段C，故承压锚固段C先不受力，即先“让压”，拉力主要甚至全部由硬土层中的受拉锚固段D来承担。当橡胶让压板3的压缩变形达到S后不再继续压缩，软土层E中的承压锚固段C开始受力，钢质承压板2继续被拉出，软土层E中承压锚固段C和硬土层F中的受拉锚固段D受力继续增加。当钢质承压板2拉出变形达到S2时，软土层E中承压锚固段C和硬土层F中的受拉锚固段D承担的拉力分别同时达到最大值Q1和Q2，锚杆的极限抗拔承载力为Q1+Q2，远远大于ZL201420450678.5公开的拉压复合型锚杆的极限抗拔承载力Q2+Q2’。
本实用新型改进的后压式拉压复合型锚杆结构简单，成功避免了软硬交错土层中传统锚杆渐进式破坏现象，解决了软硬交错土层中拉压复合型锚杆的承压锚固段C和受拉锚固段D无法协同承载的缺点，大幅提高锚杆的抗拔承载力，适用于软硬交错地层中的基坑、边坡、隧道及地下空间工程的锚固工程。
上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种改进的后压式拉压复合型锚杆，包括锚杆杆体和安装在该锚杆杆体上的钢质承压板、挤压套和套管，其特征在于：所述锚杆杆体上还套设安装有橡胶让压板，所述挤压套固定在所述锚杆杆体上，所述钢质承压板套设在所述锚杆杆体上，所述钢质承压板焊固于所述挤压套上，所述橡胶让压板叠合在所述钢质承压板背向所述挤压套的一侧，所述锚杆杆体从对应所述钢质承压板处至所述锚杆杆体的锚头间套设所述套管。
2.根据权利要求1所述的一种改进的后压式拉压复合型锚杆，其特征在于：所述橡胶让压板和所述钢质承压板均为圆板结构，所述橡胶让压板的直径等于所述钢质承压板的直径。
3.根据权利要求1所述的一种改进的后压式拉压复合型锚杆，其特征在于：所述套管的下端设置有外螺纹，所述橡胶让压板和所述钢质承压板的中部分别开设有与所述套管的所述外螺纹相配合的螺纹孔。
4.根据权利要求1所述的一种改进的后压式拉压复合型锚杆，其特征在于：所述橡胶让压板为低弹模的圆环橡胶垫。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109680685A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-04-26 | 重庆交通大学 | 压力分散型抗震预应力锚索 |
| CN114607288A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-10 | 兖矿能源集团股份有限公司 | 一种预防矿井井下套管破断的方法 |
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