CN209941701U - 一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩 - Google Patents

Abstract

一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩。该预制预应力混凝土锚墩包括具有相交成十字形的横梁和纵梁的预应力混凝土锚墩单元、位于该预应力混凝土锚墩单元四周的混凝土肋以及位于横梁和纵梁交叉处的锚头部；该横梁和纵梁中设置有预应力钢筋。本实用新型的预制预应力混凝土锚墩采用预应力混凝土格构梁，可改善梁的截面性能，承受更大的锚固力，解决了传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降的缺陷；预制的预应力混凝土锚墩还可简化制作工艺、方便安装、且安装时容易调节，缩短了施工周期，并节约了施工成本。

Description

一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩

技术领域

本实用新型涉及边坡加固、生态修复的技术领域，具体涉及一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩。

背景技术

我国是个多山的国家，高原、丘陵和山地占了我国土地面积约70％，每年都会发生大量的滑坡、崩塌和泥石流灾害。再者，在土建工程中平整场地时常常遇到山体的大开挖、放坡等情况，需要对周边山体进行切削，而切削作业会破坏原有的平衡。为了保证边坡及其环境的安全，必须对边坡采取支护、加固和防护措施。边坡锚杆(索)格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点，是边坡加固中常用的一种方法。

现有技术中，采用锚杆(索)格构梁加固边坡时，其混凝土格构梁的建造方式通常是采用现场浇筑的方式，其缺点是：(1)现浇格构梁制作时，由于边坡挖槽、模板加工、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等工序较多，而施工过程整体机械化程度又低，导致所需施工周期偏长；(2)现场浇筑工序较多，影响因素多，使得现浇混凝土格构梁的质量得不到保障；(3)预应力锚杆(索)的张拉须等外锚结构达到设计强度后才能进行，整体施工周期常常由于外锚结构物的养护而严重拖延；(4)传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降，影响整体稳固性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其具有减少现场施工步骤、缩短施工周期、实现规范化管理生产、保证质量、经济环保的特点。

本实用新型采用如下的技术方案实现：

本实用新型提供了一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，包括：预应力混凝土锚墩单元、混凝土肋和锚头部；

所述预应力混凝土锚墩单元包括预制的相交成十字形的横梁和纵梁；

所述混凝土肋位于所述预应力混凝土锚墩单元四周；

所述锚头部位于所述横梁和纵梁的交叉处，用于插入锚杆；

其中，所述横梁和纵梁中设置有预应力钢筋。

进一步的，所述混凝土肋的高度低于所述预应力混凝土锚墩单元的高度。

进一步的，所述预应力混凝土锚墩单元的高度为400-600mm；所述混凝土肋的高度为200-500mm。

进一步的，所述横梁和纵梁的纵向高度从中间到两端逐渐变小。

进一步的，所述横梁和纵梁中设置有纵筋、箍筋和预应力钢筋；

其中，所述纵筋沿所述横梁和纵梁的纵向设置在所述横梁和纵梁的横截面的四个角上；所述箍筋包围所述纵筋；所述预应力钢筋设置在所述箍筋内靠近所述横梁或纵梁下部且并不接触所述箍筋。

进一步的，所述混凝土肋包括矩形混凝土肋或圆形混凝土肋；

所述矩形混凝土肋中布设有网格状钢筋；所述圆形混凝土肋中设置有网格状钢筋或放射状钢筋；

其中，所述钢筋为直径至少为20mm的HRB400普通钢筋、直径至少为10mm的HRB335箍筋或HRB400箍筋。

进一步的，所述锚头部包括凹槽、垫板和锚孔；

其中所述凹槽设置于所述横梁和纵梁交叉处的上部，所述垫板放置于所述凹槽底面上；所述垫板和所述交叉处的下部设置有直径相同的锚孔，用于插入所述锚杆。

综上所述，本实用新型提供了一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，与现有技术相比，本实用新型有如下有益的技术效果：

1、本实用新型的预制预应力混凝土锚墩锚固体系是由若干预制混凝土锚墩相互排列组合而成，混凝土锚墩制作更加简易、安装更加轻便、且安装时容易调节。

2、本实用新型的预制预应力混凝土锚墩采用预应力混凝土格构梁，可改善梁的截面性能，承受更大的锚固力，解决了传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降的缺陷；预制的预应力混凝土锚墩还可降低梁体的厚度或减少受力钢筋，提高材料利用率，从而更加经济。

附图说明

图1(a)是本实用新型用于边坡应急抢险加固的预制矩形混凝土锚墩紧密型排列方式示意图；图1(b)是本实用新型用于边坡应急抢险加固的预制圆形混凝土锚墩紧密型排列方式示意图；

图2(a)是本实用新型用于边坡应急抢险加固的预制矩形混凝土锚墩松散型型排列方式示意图；图2(b)是本实用新型用于边坡应急抢险加固的预制圆形混凝土锚墩松散型型排列方式示意图；

图3是本实用新型的预制混凝土锚墩的侧视图；

图4(a)是本实用新型矩形混凝土锚墩的示意图；图4(b)是本实用新型圆形混凝土锚墩的示意图；

图5是图4(a)中的A部局部放大示意图；

图6是本实用新型矩形混凝土锚墩B-B纵向剖面图；

图7是本实用新型预应力混凝土锚墩的横梁和纵梁的截面示意图；

图8(a)是矩形肋截面配筋示意图；图8(b)是圆形肋截面配筋示意图；

图9是本实用新型的预制混凝土锚墩加固的边坡结构示意图。

附图标记如下：1-预制矩形混凝土锚墩；1’-预制圆形混凝土锚墩；2-预制矩形混凝土锚墩单元；2’-预制圆形混凝土锚墩单元；3-矩形肋；3’-圆形肋；4、4’-锚头部；21、21’-横梁；22、22’-纵梁；41-凹槽；42-垫板；43-锚孔；44-锚杆；51-箍筋；52-纵筋；53-预应力钢筋；6-螺母；7-混凝土封堵；8-边坡。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-6所示，本实用新型提供了一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩1，包括预制的多条由横梁21和纵梁22相交而成的、钢筋混凝土结构的预应力混凝土锚墩单元2，位于该预应力混凝土锚墩单元2四周的混凝土肋3，以及位于横梁21和纵梁22交叉处的锚头部4，该锚头部4用于插入锚杆44。该预应力混凝土锚墩1的混凝土强度不小于C40。该预制预应力混凝土锚墩的梁分别分为3种类型，以供根据不同的需求来选择：分别为长度1m、1.5m和2m，优选的，横梁和纵梁长度相等。

如图1(a)和1(b)所示，混凝土肋包括矩形混凝土肋3或圆形混凝土肋3’，通过设置圆形或矩形混凝土肋增大了锚墩和边坡的接触面积，可提高预制预应力混凝土锚墩对边坡的加固能力，对于土质松软，易发生滑坡地区的边坡加固有着更好的效果。

在采用上述预制预应力混凝土锚墩加固边坡时，将锚墩阵列排列在边坡上，相邻锚墩单元的横梁、纵梁相互对齐或者连接，根据实际安装边坡的地质条件，可以紧密连接，即相邻锚墩之间几乎不留空隙，如图1所示，也可以松散排列，如图2所示。

图3为本实用新型的预制混凝土锚墩的侧视图，可以看出，混凝土肋3的高度低于预应力混凝土锚墩单元2即横梁21和纵梁22的高度。该预应力混凝土锚墩单元2的高度为400-600mm，该混凝土肋3的高度为200-500mm。这样设置可以减少原材料，节约成本。如图3和6所示，横梁21和纵梁22的纵向高度从中间到两端逐渐变小，以提高锚头部4的承压能力。

图4(a)、(b)分别是本实用新型矩形和圆形混凝土锚墩的示意图，图5是图4(a)中的A部局部放大示意图，图6是图4(a)中的B-B纵向剖面。图如图5和6所示，混凝土锚墩单元2的中心交叉处开设有锚头部4；锚头部4包括混凝土凹槽41和放置于凹槽表面的垫板42,在凹槽41和垫板42上均开设锚孔43,安装时供锚杆44穿入。其中，如图6所示，凹槽41呈倒圆台形，上部直径大，下部直径小。垫板42是钢制垫板，安装时增大了锚杆的受力面积，起承压作用，用于保护预制预应力混凝土锚墩的混凝土结构在锚杆张拉时不至损坏。

如图1、5所示，每四条混凝土锚墩单元2即横梁、纵梁相互连接形成锚头部；每个混凝土锚墩单元2的横梁与相邻的混凝土锚墩单元2的横梁、纵梁与相邻的混凝土锚墩单元2的纵梁分别相互连接，形成多个“井”字形排布，若干个“井”字形拼合，即形成用于边坡加固的预制矩形混凝土锚墩2排列阵列。本实施例的混凝土肋3使混凝土锚墩单元1之间的拼接固定，更加简易，也增强了预制矩形混凝土锚墩2整体的稳固性。

本实用新型的混凝土锚墩单元2为预应力混凝土构件。当混凝土锚墩单元2为预应力构件，该混凝土锚墩单元2的混凝土强度不小于C40。如图7所示，横梁和纵梁中设置有纵筋52、箍筋51和预应力钢筋53；其中，纵筋52沿横梁和纵梁的纵向设置在所述横梁和纵梁的矩形横截面(或其他形状的横截面)的四个角上；箍筋51包围纵筋52形成为矩形；预应力钢筋53设置在箍筋内部靠近横梁或纵梁下部且不接触箍筋53。纵梁22内部钢筋的尺寸采用至少为Φ12的钢绞线，直径至少为20mm的HRB400普通钢筋，直径至少为10mm的HRB335或HRB400箍筋；横梁21内部钢筋的尺寸采用至少为Φ12钢绞线，直径至少为20mm的HRB400普通钢筋，直径至少为10mm的HRB335或HRB400箍筋。钢筋可用FRP复合纤维材料替换，以起到防电、防止信号干扰等作用。设置纵筋和箍筋可以增强横梁和纵梁的强度，设置预应力钢筋可改善梁的截面性能，承受更大的锚固力，解决了传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降的缺陷；预制的预应力混凝土锚墩还可降低梁体的厚度或减少受力钢筋，提高材料利用率，从而更加经济。

根据《预应力混凝土结构设计规范》(JTG 369-2016)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》(JTG D60-2004)的要求，预应力十字梁锚墩规范法设计流程首先进行构件截面设计选择，按照根据工程实际所选的梁截面形式尺寸和锚固力，同时根据主要受力阶段混凝土容许应力和抗裂要求拟定截面尺寸。然后综合按承载力极限状态的抗弯承载力要求，按施工阶段和使用阶段的混凝土截面上下缘容许应力以及抗裂要求估算预应力钢筋的面积和位置，作为设计的初定值。然后进行梁截面几何特性汇总，进行预应力梁的承载力极限状态验算，包括正截面抗弯，斜截面抗弯抗剪承载力验算。根据此项验算结果配箍筋及架纵筋。根据预应力结构设计规范计算预应力损失之后，进行正常使用极限状态验算，主要包括截面短暂状况应力验算和持久状况应力验算两部分。验算完成，绘制梁截面配筋图。承载力极限状态主要包括正截面和斜截面的强度计算，其中正截面抗弯强度M_ud的计算公式如下：

M_d—弯矩设计值；

α₁—等效矩形应力图系数，当混凝土强度等级小于等于C50时，取为1.0；

f_c—混凝土抗压强度设计值；

h₀—矩形截面有效高度；

b—矩形截面宽度；

x—混凝土受压区高度；

γ₀—重要性系数，取1.0；

斜截面抗剪强度计算公式：

γ₀V_d≤V_cs+V_pb+V_sb (2)

式中：V_d-斜截面处由荷载产生的最大剪力组合设计值；

V_cs-斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值；

V_pb-与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值；

V_sb-与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值；

正常使用极限状态验算，主要包括截面短暂状况应力验算和持久状况应力验算两部分。

其中预应力钢筋产生的有效预应力如下：

N_p0＝σ_p0·A_p＝(σ_con-σ_l)A_p (3)

其中，N_p0-传力锚固时预应力钢束有效预加力合力；

A_p-受拉区预应力筋的截面面积；

σ_p0-受拉区预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力；

σ_con-预应力筋的张拉控制应力；

σ_l-预应力筋的全部预应力损失值。

预应力钢筋产生的有效预应力的附加弯矩：

其中，e_p0-预应力钢束合力作用点至预制梁截面形心轴的距离；

M_p0一由传力锚固时预应力钢束的有效预加力的合力产生的弯矩值；

W₀-换算截面抗弯截面模量；

其中，σ_pc-永存预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力；

A₀为换算截面面积。

通过计算预应力混凝土截面边缘的法向应力可验证是否符合规范要求，以满足正常使用极限状态条件。

如图8(a)、8(b)所示，矩形混凝土肋中布设有横纵交叉钢筋，即网格状钢筋；圆形混凝土肋中可以设置有网格状钢筋或放射状钢筋，以提高混凝土肋的强度。其中，混凝土肋3内部钢筋的尺寸采用直径至少为20mm的HRB400普通钢筋、直径至少为10mm的HRB335箍筋或HRB400箍筋。

本实用新型的又一方面还提供了一种使用预制矩形混凝土锚墩加固的边坡结构，如图9所示，包括若干前述的预制预应力混凝土锚墩1，由若干预制预应力混凝土锚墩单元2相互连接形成的预制预应力混凝土锚墩1平行于边坡8放置，相邻的预制预应力混凝土单元相互对齐和/或连接。每个预应力混凝土锚墩单元2上的锚孔43与边坡8上开设的边坡锚孔相对齐，锚杆44依次穿过预制预应力混凝土锚墩单元2的凹槽41和垫板42上的锚孔43、插置在边坡锚孔的孔道内，以固定该预制预应力混凝土锚墩。向边坡锚孔的孔道内浇筑浆料以对边坡锚孔进行封堵。位于垫板42上部的锚杆44使用螺母6锁紧；对凹槽41、锚杆44和螺母6的外露部分进行封堵保护。优选地，对凹槽41、锚杆44和螺母6的外露部分填充C25混凝土封堵7，或加设钢罩保护，或涂抹防腐油脂进行封堵保护。

综上所述，本实用新型提供了一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩。该预制预应力混凝土锚墩包括具有相交成十字形的横梁和纵梁的预应力混凝土锚墩单元包括、位于该预应力混凝土锚墩单元四周的混凝土肋以及位于横梁和纵梁交叉处的锚头部；该横梁和纵梁中设置有预应力钢筋。本实用新型的预制预应力混凝土锚墩采用预应力混凝土格构梁，可改善梁的截面性能，承受更大的锚固力，解决了传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降的缺陷；预制的预应力混凝土锚墩还可简化制作工艺、方便安装、且安装时容易调节，缩短了施工周期，并节约了施工成本。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，包括：预应力混凝土锚墩单元、混凝土肋和锚头部；

所述预应力混凝土锚墩单元包括预制的相交成十字形的横梁和纵梁；

所述混凝土肋位于所述预应力混凝土锚墩单元四周；

所述锚头部位于所述横梁和纵梁的交叉处，用于插入锚杆；

其中，所述横梁和纵梁中设置有预应力钢筋。

2.根据权利要求1所述的用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，所述混凝土肋的高度低于所述预应力混凝土锚墩单元的高度。

3.根据权利要求2所述的用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，所述预应力混凝土锚墩单元的高度为400-600mm；所述混凝土肋的高度为200-500mm。

4.根据权利要求1所述的用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，所述横梁和纵梁的纵向高度从中间到两端逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，所述横梁和纵梁中设置有纵筋、箍筋和预应力钢筋；

其中，所述纵筋沿所述横梁和纵梁的纵向设置在所述横梁和纵梁的横截面的四个角上；所述箍筋包围所述纵筋；所述预应力钢筋设置在所述箍筋内靠近所述横梁或纵梁下部且并不接触所述箍筋。

6.根据权利要求1所述的用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，所述混凝土肋包括矩形混凝土肋或圆形混凝土肋；

所述矩形混凝土肋中布设有网格状钢筋；所述圆形混凝土肋中设置有网格状钢筋或放射状钢筋；

其中，所述钢筋为直径至少为20mm的HRB400普通钢筋、直径至少为10mm的HRB335箍筋或HRB400箍筋。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于边坡加固的预制预应力混凝土锚墩，其特征在于，所述锚头部包括凹槽、垫板和锚孔；

其中所述凹槽设置于所述横梁和纵梁交叉处的上部，所述垫板放置于所述凹槽底面上；所述垫板和所述交叉处的下部设置有直径相同的锚孔，用于插入所述锚杆。

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