CN212247924U - 一种防护网锚绳受力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防护网锚绳受力转向装置，包括贴敷固定在坡面上的底板，一端预埋在钢丝绳锚固定的坡面内、且另一端与底板固定连接的数根固定锚杆，底部与底板的前后侧固定连接、且呈弧形形状、用于供钢丝绳锚弯折围绕在弧形边缘上的拱圈，以及设置在拱圈的顶部、供钢丝绳锚贯穿的限位板。通过上述方案，本发明具有结构简单、安装便捷、固定可靠等优点，在坡面防护技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

Description

一种防护网锚绳受力转向装置

技术领域

本发明涉及坡面防护技术领域，尤其是一种防护网锚绳受力转向装置。

背景技术

众所周知，崩塌、落石是山区最常见地质灾害型式，其也造成了巨大的经济损失和人员伤亡；目前，现有技术中已有多种崩塌落石的防护措施，其中，防护网系统由于费用低、施工简单、快捷、适应复杂地形能力强、环保等多种优点，在铁路、公路领域获得大量应用。如图1至图2所示，防护网系统主要由拦截或者引导落石运行轨迹的钢丝绳网、环形网或钢丝格栅和支撑受力的钢柱、拉锚绳构成。拦截落石的冲击力最终作用在拉锚绳上，拉锚绳的稳固对整个系统的有效性起至关重要的作用。

现有技术中的钢丝绳锚采用钻孔注浆固定于地面以下一定深度，拉锚绳通常与钢丝绳锚固定与地面相连。钢丝绳锚最好的受力状态为外力与锚固方向相同，但是崩塌落石区往往地形复杂，锚固施作条件差；因此，现有技术中为保证拉锚绳锚固方向与受力方向一致，也增加了施工难度。另一方面，落石击中防护网时，防护网系统发生变形，拉锚绳的方向也会发生变化，同时带动钢丝绳锚外露部分在锚固孔口处发生折角，如此一样，便致使拉力不能全部有效的传递到锚固段，并且会挤压孔口土体，造成该处应力集中破坏部分锚固体，降低锚固效果。

因此，急需要提出一种结构简单、施工简便、固定可靠的防护网锚绳受力转向装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种防护网锚绳受力转向装置，本发明采用的技术方案如下：

一种防护网锚绳受力转向装置，所述防护网设置有钢丝绳锚，所述防护网锚绳受力转向装置贴敷固定在坡面上、且上部贴合在钢丝绳锚上；所述防护网锚绳受力转向装置包括贴敷固定在坡面上的底板，一端预埋在钢丝绳锚固定的坡面内、且另一端与底板固定连接的数根固定锚杆，底部与底板的前后侧固定连接、且呈弧形形状、用于供钢丝绳锚弯折围绕在弧形边缘上的拱圈，以及设置在拱圈的顶部、供钢丝绳锚贯穿的限位板。

进一步地，所述固定锚杆上设置有螺纹，且所述固定锚杆贯穿底板设置。

更进一步地，所述防护网锚绳受力转向装置，还包括与固定锚杆采用螺纹连接、且将底板挤压贴敷在地面上的螺栓。

进一步地，所述限位板沿垂直于钢丝绳锚长度方向呈门型形状。

一种防护网锚绳受力转向装置的安装方法，包括以下步骤：

求得防护网锚绳受力转向装置的外边缘距离钢丝绳锚的距离X，其表达式为：

X＝R/sin(β+γ)-R ①

其中，R表示转向装置的拱圈半径，β表示边坡坡面与水平面的夹角，γ表示钢丝绳锚钻孔方向与水平面的夹角；

求得固定锚杆的数量，根据固定锚杆的数量验算地基承载力；

平整夯实转向装置铺设位置的坡面；

根据转向装置的外边缘距离钢丝绳锚的距离X放样，施工固定锚杆的钻孔、下锚和注浆；

钢丝绳锚贯穿限位板，并利用螺栓将底板挤压贴敷在地面上。

进一步地，所述求得固定锚杆的数量，包括以下步骤：

根据锚杆的抗剪强度计算固定锚杆数量，其表达式为：

其中，

F₁＝F sinα ③

N＝F₁cos(β+γ) ④

N＝F sinαcos(β+γ) ⑤

T＝F₁sin(β+γ) ⑥

T＝F sinαsin(β+γ) ⑦

Q₀＝πd²f_v ⑧

其中，F表示锚拉绳的设计拉力，F₁表示锚拉绳拉力分解到转向装置上的作用力，N表示转向装置上承受的作用力分解到垂直于坡面方向的压力，T表示转向装置上承受的作用力分解到平行与坡面方向的推力，α表示钢丝绳锚外露端转角预估值，f表示地基的摩擦系数，Q₀表示单根锚杆的抗剪力，d表示锚杆的直径，f_v表示钢筋锚杆螺栓的抗剪强度设计值；

根据地基的横向容许承载力计算固定锚杆的数量，其表达式为

其中，D表示固定锚杆的钻孔直径，L表示固定锚杆的长度，б_H表示地基的横向容许承载力；

求得较大值取整后的固定锚杆根数，其表达式为

n＝min(n₁、n₂) ⑩

其中，n₁表示根据锚杆的抗剪强度计算需要的固定锚杆个数，n₂表示根据地基横向容许承载力计算的需要固定锚杆的个数；

进一步地，验算地基承载力，其表达式为：

其中，б₀表示地基的容许承载力，A表示转向装置的长度，R表示转向装置拱圈半径。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地设置呈弧形形状的拱圈，为钢丝绳锚提供弯折围绕支撑，并且与底板配合，有效地避免了钢丝绳锚外露部分在锚固孔口处发生折角的问题，又能保证锚固效果；

(2)本发明巧妙地设置转向装置，将防护网变形后对钢丝绳锚的斜向力转化为沿钢丝绳锚的轴向力，从而避免钢丝绳锚发生折角而造成锚固孔口应力集中和破坏锚固体，因此，有效的确保了钢丝绳锚杆的锚固力，同时防护网安装时，钢丝绳锚杆不必一定要与锚拉绳在一条直线上，降低了防护网的安装难度，该构造成本低廉，施工便捷。

(3)本发明采用预埋固定锚杆，并利用螺栓固定底板、拱圈和限位板，其固定可靠，且安装便捷。

综上所述，本发明具有结构简单、安装便捷、固定可靠等优点，在坡面防护技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中的防护网系统的结构示意图。

图2为现有技术中的防护网系统受冲击力后钢丝绳锚杆折角示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的安装示意图。

图6为本发明的具体实施例示例图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-转向装置，11-底板，12-拱圈，13-限位板，14-固定锚杆，15-螺栓，2-钢丝绳锚，21-转动后的钢丝绳锚，3-拉锚绳，31-转动后的拉锚绳，4-十字卡扣，5-立柱，6-钢丝网。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1至图2所示，本实施例提供一种防护网锚绳受力转向装置，防护网系统主要由拦截或者引导落石运行轨迹的钢丝网6、环形网或钢丝格栅和支撑受力的钢柱5、拉锚绳3构成。另外，钢丝绳锚2与拉锚绳3均采用十字卡扣4连接。在落石击中防护网时，防护网系统发生变形，使得拉锚绳3转动成转动后的拉锚绳31，同时带动钢丝绳锚2的外露部分发生转动成转动后的钢丝绳锚，钢丝绳锚2会在锚固点处发生折角α，致使拉力不能全部有效的传递到锚固段，且会挤压孔口土体，造成该处应力集中破坏部分锚固体，降低锚固效果。

如图3至图6所示，本实施例的防护网锚绳受力转向装置贴敷固定在坡面上、且上部贴合在钢丝绳锚2上；所述防护网锚绳受力转向装置包括贴敷固定在坡面上的底板11，一端预埋在钢丝绳锚2固定的坡面内、且另一端与底板11固定连接的数根固定锚杆14，底部与底板11的前后侧固定连接、且呈弧形形状、用于供钢丝绳锚2弯折围绕在弧形边缘上的拱圈12，设置在拱圈12的顶部、供钢丝绳锚2贯穿的限位板13，以及与固定锚杆14采用螺纹连接、且将底板11挤压贴敷在地面上的螺栓15。其中，固定锚杆14上设置有螺纹，且所述固定锚杆14贯穿底板11设置。在本实施例中限位板13沿垂直于钢丝绳锚2长度方向呈门型形状。

下面简要说明本装置的安装过程：

第一步，安装转向装置，首先应确定其外边缘距离钢丝绳锚的距离、计算固定锚杆的个数和验算地基承载力。

(1)转向装置外边缘距离钢丝绳锚的距离X按(式1)计算

X＝R/sin(β+γ)-R (式1)

式中：X——安装转向装置外边缘距离钢丝绳锚的距离(m)

R——转向装置拱圈半径(m)

β——边坡坡面与水平面的夹角(°)

γ——钢丝绳锚钻孔方向与水平面的夹角(°)

(2)固定锚杆个数可按(式2)计算

①根据锚杆的抗剪强度计算：

其中：

F₁＝F sinα (式3)

N＝F₁cos(β+γ) (式4)

N＝F sinαcos(β+γ) (式5)

T＝F₁sin(β+γ) (式6)

T＝F sinαsin(β+γ) (式7)

Q₀＝πd²f_v (式8)

②根据地基的横向容许承载力计算：

③取n₁、n₂的较大值取整后为设计固定锚杆根数：

n＝min(n₁、n₂) (式10)

式中：F——锚拉绳的设计拉力(kN)

F₁——锚拉绳拉力分解到转向装置上的作用力(kN)

N——转向装置上承受的作用力分解到垂直于坡面方向的压力(kN)

T——转向装置上承受的作用力分解到平行与坡面方向的推力(kN)

α——钢丝绳锚外露端转角预估值(°)

β——边坡坡面与水平面的夹角(°)

γ——钢丝绳锚钻孔方向与水平面的夹角(°)

f——地基的摩擦系数

б_H——地基的横向容许承载力(kPa)

Q₀——单根锚杆的抗剪力(kN)

d——锚杆的直径(mm)

f_v——钢筋锚杆螺栓的抗剪强度设计值(N/mm)

D——固定锚杆的钻孔直径(m)

L——固定锚杆的长度(m)

n₁——根据锚杆的抗剪强度计算需要的固定锚杆个数(个)

n₂——根据地基横向容许承载力计算的需要固定锚杆的个数(个)

n——固定锚杆的个数(个)

(3)可按(式11)验算地基承载力：

N——转向装置上承受的作用力分解到垂直于坡面方向的压力(kN)，可按(式4)计算。

б₀——地基的容许承载力(kPa)

A——转向装置的长度(m)

R——转向装置拱圈半径(m)

第二步，平整夯实转向装置铺设位置的坡面。

第三步，根据转向装置外边缘距离钢丝绳锚的距离放样，施工固定锚杆的钻孔、下锚和注浆。

第四步，放置转向装置，使其与钢丝绳锚相切，钢丝绳锚的外露部分穿过转向装置的限位板。旋紧固定锚杆的螺帽，固定转向装置。

为了验证本装置的可行性，特以图6为例进行说明；

某防护网锚拉绳通过钢丝绳锚与地面固定，钢丝绳锚与水平方向夹角为下倾15°，锚固处坡面倾角40°。已知设计锚拉绳的设计拉力120kN，地层为碎石土，地基的容许承载力为250kPa，地基的横向容许承载力250kPa，摩擦系数为0.3，预估防护网受落石冲击力后钢丝绳锚外露端转角30°，转向装置的拱圈半径20cm，底板长度50cm，锚杆采用直径16mm的HPB300制作，长100cm，钻孔直径91mm，孔内灌注M35水泥砂浆。

首先，安装转向装置，首先应确定其外边缘距离钢丝绳锚的距离、计算固定锚杆的个数和验算地基承载力。

按公式①计算可得转向装置外边缘距离钢丝绳锚的距离为4cm。

按公式②～⑧可得，锚拉绳拉力分解到转向装置上的作用力为60kN，转向装置上承受的作用力分解到垂直于坡面方向的压力和平行与坡面方向的推力分别为34.4kN和49.1kN，按照锚杆的抗剪强度计算，抗剪安全系数取2.5时，需要设置1.79根锚杆；按公式⑨计算根据地基的横向容许承载力，需要设置锚杆1.70根。按公式⑩取两者中较大值再取整，可得需设置2根锚杆。

按公式

计算得到基底压应力为215kPa，小于地基容许承载力为250kPa，满足要求。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防护网锚绳受力转向装置，所述防护网设置有钢丝绳锚，其特征在于，所述防护网锚绳受力转向装置贴敷固定在坡面上、且上部贴合在钢丝绳锚(2)上；所述防护网锚绳受力转向装置包括贴敷固定在坡面上的底板(11)，一端预埋在钢丝绳锚(2)固定的坡面内、且另一端与底板(11)固定连接的数根固定锚杆(14)，底部与底板(11)的前后侧固定连接、且呈弧形形状、用于供钢丝绳锚(2)弯折围绕在弧形边缘上的拱圈(12)，以及设置在拱圈(12)的顶部、供钢丝绳锚(2)贯穿的限位板(13)。

2.根据权利要求1所述的一种防护网锚绳受力转向装置，其特征在于，所述固定锚杆(14)上设置有螺纹，且所述固定锚杆(14)贯穿底板(11)设置。

3.根据权利要求2所述的一种防护网锚绳受力转向装置，其特征在于，还包括与固定锚杆(14)采用螺纹连接、且将底板(11)挤压贴敷在地面上的螺栓(15)。

4.根据权利要求1所述的一种防护网锚绳受力转向装置，其特征在于，所述限位板(13)沿垂直于钢丝绳锚(2)长度方向呈门型形状。

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