锚杆的锚固长度设计计算

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1、锚杆的锚固长度设计计算锚杆（索）1.锚杆（索）的作用机理立柱在荷载的作用下，有绕着基地转动的趋势，此时可以利用灌浆锚杆（索）的抗拔作用力来进行抵抗。灌浆锚杆（索）指用水泥砂浆（或水泥浆、化学浆液等）将一组钢拉杆（粗钢筋或钢丝束、钢轨、小钢筋笼等）锚固在伸向地层内部的钻孔中，并承受拉力的柱状锚固体。它的中心受拉部分是拉杆。其受拉杆件有粗钢筋，高强钢丝束，和钢绞线等三种不同类型。而且施工工艺有简易灌浆、预压灌浆以及化学灌浆。锚固的形式应根椐锚固段所处的岩土层类型、工程特征、锚杆（索）承载力大小、锚杆（索）材料

2、和长度、施工工艺等条件，按表1-1进行具体选择。同时，为了更好地对锚杆（索）进行设计，以下将对锚杆（索）的抗拔作用力机理进行介绍。锚杆（索）的抗拔作用力又称锚杆（索）的锚固力，是指锚杆（索）的锚固体与岩土体紧密结合后抵抗外力的能力，或称抗拔力，它除了跟锚固体与孔壁的粘结力、摩擦角、挤压力等因素有关外，还与地层岩土的结构、强度、应力状态和含水情况以及锚同体的强度、外形、补偿能力和耐腐蚀能力有关。许多资料表明，锚杆（索）孔壁周边的抗剪强度由于地层土质不同，埋深不同以及灌桨方法不同而有很大的变化和差异。对于锚杆

3、（索）抗拔的作用机理可从其受力状态进行分析，由图1-1表示一个灌浆锚杆（索）表1-1中的砂浆锚固段，如将锚固段的砂浆作为自由体，其作用力受力机理为:锚杆选型1当锚固段受力时，拉力T。首先通过钢拉杆周边的握固力（u）传递到砂浆屮，然后再通过锚固段钻孔周边的地层摩阻力（T）传递到锚固的地层屮。因此，钢拉杆如受到拉力作用，除了钢筋本身需要有足够的截面积（A）承受拉力外，锚杆（索）的抗拔作用还必须同时满足以下三个条件：①锚同段的砂浆对于钢拉杆的握固力需能承受极限拉力；②锚固段地层对于砂浆的摩擦力需能承受极限拉力；

4、③锚固土体在最不利的条件下仍能保持整体稳定性。以上第①、②个条件是影响灌浆锚杆（索）抗拔力的主要因素。孔壁摩阻力图1-1灌浆锚杆（索）锚固段的受力状态1.锚杆（索）的设计计算锚杆（索）的设计原则：（1）锚杆（索）设计前应进行充分调查，综合分析其安全性、经济性与可操作性，避免其对路堤周围构筑物和埋设物产生不利影响。（2）设计锚杆（索）时应考虑竣工后荷载作用对路堤的影响，要保证它们在载荷作用下不产生有害变形。（3）设计锚杆（索）时，应对各种设计条件和参数进行充分的计算和试验来确定，只有少数有成熟的试验资料及工

5、程经验的可以借用。锚杆（索）的设计要素：锚杆（索）的设计耍素包括：锚杆（索）长度、锚固长度、相邻结构物的影响、锚杆（索）的倾角和锚固体设置间距、锚杆（索）的抗拔力计算等等。这些都是通过计算和试验得来的。进行锚杆（索）设计时，选择的材料必须进行材性试验，锚杆（索）施工完毕后必须对锚杆（索）进行抗拔试验，验证锚杆（索）是否达到设计承载力的要2求。锚杆（索）型式选择应根据锚同段所处的地层类型、工程特征、锚杆（索）承载力的大小、锚杆（索）材料、长度、施工工艺等条件综合考虑进行选择。表2-1给出了土层、岩层屮的预应

6、力和非预应力常用锚杆（索）类型的有关参数。2.1锚杆（索）锚筋的截面设计假设锚杆（索）轴向设计荷载为N,则可由下式初步计算出锚杆（索）要达到设计荷载N所需的锚筋截面：'Ag?kNfptk'式中,Ag为由N计算出的锚筋截面;k为安全系数,对于临时锚杆（索）取31.6〜1.8对于永久性锚杆（索）取2.2〜2.4;fptk为锚筋（钢丝、钢绞线、钢筋）抗拉强度设计值。（2）锚筋的选用：'根据锚筋截面计算值Ag，对锚杆（索）进行锚筋的配置，要求实际的锚筋配置截面'Ag?Ag。配筋的选

7、材应根据锚固工程的作用、锚杆（索）承载力、锚杆（索）的长度、数量以及现场提供的施加应力和锁定设备等因数综合考虑。对于采用棒式锚杆（索），都采用钢筋做锚筋。如果是普通非预应力锚杆（索），由于设计轴向力一般小于450kN，长度最长不超过20米，因此锚筋一般选用普通II、III级热轧钢筋；如果是预应力锚杆（索）可选用II、H1级冷拉热轧钢筋或其他等级的高强精轧螺纹钢筋。钢筋的直径一般选用022〜032。对于长度较长、锚固力较大的预应力锚杆（索）应优先选用钢绞线、高强钢丝，这样不但可以降低锚杆（索）的用钢量，最大

8、限度地减少钻孔和施加预应力的工作量，而且可以减少预应力的损失。因为钢绞线的屈服应力一般是普通钢筋的近7倍，如果假定钢材的弹性模量相同（1.9X105Mpa）,它们达到屈服点的延伸率钢绞线是钢筋的7倍，反过来讲，在同等地层徐变量的条件下，采用钢绞线的锚杆（索）的预应力损失仅为普通钢筋的1/7。在选用钢绞线时应当符合国标(GB/T5223-95、GB/T5224-95)耍求，7丝标准型钢绞线参数如表2-3所示。除此之外，也可选用美