预应力锚索框架梁加固体系分析与设计.pdf

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1、磋他莺第28卷第2期GEOLOGYOFSHAANXI2o10年12月文章编号:1001-6996(2010)02一OO76—05预应力锚索框架梁加固体系分析与设计刘华,张立立。,王振福。(1.陕西省地矿局第二综合物探大队,西安710016~2.陕西天地地质有限公司,西安710054;3.陕西省地矿局,西安710054)摘要:预应力锚索框架梁技术在边坡治理工程中得到了广泛应用。文中分析了预应力锚索框架梁与边坡岩土体的相互作用机理及常见的破坏形态,并提出了该结构在设计中所涉及到的问题。关键词:预应力锚索;框架梁;受力分析;设计要素中图分类号

2、:TU323.3文献标识码:B1概述预应力锚索框架梁作为一种新型的加固结构,近年来广泛应用于破碎岩质边坡和土质边坡的加固工程中。作为一种主动的加固方法,预应力锚索框架梁体系通过锚索的预应力将滑动的坡体与稳定的基岩连接为一体,增加了岩体各层面的抗滑力,同时又通过坡面上的框架梁将各个锚索有效地连成一个整体,形成一个由表及里的被覆式加固体系,从而达到防止边坡整体失稳的目的。2预应力锚索框架梁与岩土体相互作用机理(1)预应力锚索框架梁加固技术是把预应力锚索的锚墩直接固定于框架结构上,使框架、预应力锚索和边坡岩土体共同承担加固结构物的荷载。它是通

3、过钢筋混凝土框架将锚索的锚固力传递给坡体,改变坡体应力状态,调用坡体自稳能力的一种主动加固方法。(2)锚索通过施加预应力增强滑带的法向应力,从而增加滑面摩擦力和减少边坡的下滑力,有效地增强了边坡的稳定性。(3)在边坡加固工程中一般很少单独使用框架梁直接加固,通常都是和锚索(杆)结合起来使用的。框架梁作为其中的重要组成部分,主要作用有三个:一是作为一种传力结构,收稿日期:2O10一O3—24作者简介:刘华,男,46岁,地质工程师,从事岩土工程施工与技术管理工作。第2期刘华等:预应力锚索框架梁加固体系分析与设计77预应力首先作用在框架梁上,

4、通过框架梁的传递使预应力能够在边坡体表层较均匀的分布,避免了过分的应力集中和因岩土变形所引起的预应力损失。二是作为一种连接结构,它能加强各锚索之间的联系,使锚索不再单独作用于坡体,从而形成一个网状锚索体结构,形成由表及里的被覆式加固体系,保证了锚索在抗滑中的均匀性、连续性以及整体性。三是作为一个支挡结构,这也是最重要的一个作用。框架梁作用于坡体表面,在一定程度上改善了坡体的岩土体的力学性质,能够对坡体浅层的滑移和垮塌起到很好的抑制作用。3预应力锚索破坏形态及原因分析预应力锚索框架梁的破坏主要有以下几种形式:(1)锚索筋被拉断。造成这种破

5、坏的原因可能是设计时锚索材料的使用应力偏高,安全储备小,并忽视了锚索筋受力不均匀的影响;也可能是锚索选型问题,把全长粘结锚索用于加固变形较大岩体;还有可能是施工中超张拉力不均。(2)锚固段被破坏。锚固段的破坏可能是由于埋置深度不足,围岩体提供的抗剪力小于锚索拉力,在边坡有明显的滑移面时,锚固段产生破坏。也可能是注浆体的抗压强度小于锚索拉力在承压板上产生的压应力,注浆体被压碎。(3)受力筋与注浆体接触面之间产生滑动,是拉力型锚索的主要破坏形式之一。注浆体的强度决定了索体的握裹力,当注浆体达不到设计要求、或施工中存在蜂窝状结构,钢绞线有可能

6、从注浆体中抽出。(4)锚索内锚固段沿孔壁抽出。锚索的锚固力主要依赖于内锚固段注浆体与孔壁之间的粘结力。通常因内锚固段长度不够、锚SLSL径偏小、预应力值过大等因素导致内锚固段沿孔壁抽出。(5)群锚失效。群锚加固岩质边坡,导致锚索间相互作用而引起锚索预应力减小,对不同强度的岩体,锚固的间距是确定预应力损失的重要因素。岩体质量差,锚索问距小,必然会导致岩体表面的压缩效应发生,从而使群锚整体失效。(6)框架梁产生断裂或破坏。这种破坏比较少见,一般是由于预应力设计值较小,导致边坡变形较大,或者是框架梁本身设计不满足要求,从而使框架梁产生破坏。4

7、预应力锚索框架梁设计内容、步骤及受力分析4.1预应力锚索框架梁的设计内容边坡工程中预应力锚索框架梁的设计主要包括以下几个内容:(1)分析确定拟加固边坡体或变形体的变形性质;(2)边坡失稳的判断和变性产生推力的确定;(3)根据推力确定锚索的数量、空间布置及单根锚索提供的锚固力;(4)预应力锚索的选型和结构设计;(5)框架梁的选型及内力分析计算;78陕西地质第28卷(6)综合其他影响因素,提出预应力锚索框架梁设计及施工方案。4.2预应力锚索框架梁的设计步骤预应力锚索框架梁的设计基本上可以按照以下流程进行,如图l所示:4.3锚索受力分析预应力

8、锚索框架梁在边坡工程中主要受到以下几种力的作用,其受力情况可参考图2:(1)锚索拉力。根据预应力锚索框架结构的工作机理,锚索拉力是平衡边坡变形产生的下滑力的主要作用力,是作用在锚索框架梁上的主要外力之一。(

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