预应力锚索+排桩支护技术理论
锚拉桩锚索预应力

锚拉桩锚索预应力锚拉桩和锚索预应力是土木工程中常用的两种加固结构,它们都是通过施加预应力来增强混凝土结构的承载能力和稳定性。
下面将分别介绍锚拉桩和锚索预应力的原理、应用和优缺点。
一、锚拉桩锚拉桩是一种通过在深层土层中钻孔安装钢筋混凝土桩,并在桩顶施加预应力的加固结构。
锚拉桩的预应力是由锚具和拉杆组成的,锚具通过锚固在桩顶的钢筋上,拉杆则通过锚具和桩顶的钢筋相连,形成一个封闭的预应力系统。
当拉杆施加预应力时,桩体受到压缩力,从而增强了桩体的承载能力和稳定性。
锚拉桩广泛应用于高层建筑、大型桥梁、隧道和水利工程等领域。
它的优点是施工方便、成本低廉、适用范围广泛,可以有效地增强混凝土结构的承载能力和抗震性能。
但是,锚拉桩也存在一些缺点,如施工难度较大、对土层的要求较高、预应力损失较大等。
二、锚索预应力锚索预应力是一种通过在混凝土结构中安装预应力钢索,并施加预应力来增强结构的承载能力和稳定性。
锚索预应力的原理是利用钢索的高强度和弹性模量,通过施加预应力来抵消混凝土结构的自重和外部荷载,从而使结构处于一种预应力状态,增强了结构的承载能力和稳定性。
锚索预应力广泛应用于桥梁、隧道、高层建筑和水利工程等领域。
它的优点是施工方便、适用范围广泛、预应力损失小、抗震性能好等。
但是,锚索预应力也存在一些缺点,如施工难度较大、对土层的要求较高、钢索腐蚀等。
综上所述,锚拉桩和锚索预应力都是土木工程中常用的加固结构,它们都通过施加预应力来增强混凝土结构的承载能力和稳定性。
锚拉桩适用于土层较深、荷载较大的情况,而锚索预应力适用于跨度较大、荷载较小的情况。
在实际工程中,应根据具体情况选择合适的加固结构,以确保工程的安全和稳定。
预应力锚索施工技术

预应力锚索施工技术预应力锚索是一种广泛应用于岩土工程中的加固技术,它通过将高强度的钢绞线或钢丝束锚固在岩土体中,施加预应力来提高岩土体的稳定性和承载能力。
预应力锚索施工技术具有施工灵活、效果显著、适应性强等优点,在边坡防护、隧道支护、坝体加固等工程中发挥着重要作用。
一、预应力锚索的构成与工作原理预应力锚索通常由锚头、锚索体和锚固体三部分组成。
锚头位于锚索的外端,用于连接张拉设备并锁定预应力;锚索体一般采用高强度的钢绞线或钢丝束,是传递预应力的主要部件;锚固体则埋设在岩土体中,通过粘结或机械锚固的方式将锚索固定。
其工作原理是在锚索体上施加预应力,使岩土体产生压缩变形,从而提高岩土体的抗剪强度和稳定性。
预应力锚索可以有效地限制岩土体的变形和位移,增强岩土体的自承能力,降低工程风险。
二、施工前的准备工作在进行预应力锚索施工之前,需要进行充分的准备工作。
首先,要对施工现场进行详细的勘察,了解岩土体的性质、结构和地下水情况等,为设计和施工提供依据。
其次,根据勘察结果和工程要求,进行预应力锚索的设计,确定锚索的长度、直径、间距、预应力大小等参数。
此外,还需要准备好施工所需的材料和设备,如钢绞线、锚具、钻孔设备、注浆设备、张拉设备等,并对设备进行调试和检验,确保其性能良好。
三、钻孔施工钻孔是预应力锚索施工中的关键工序之一。
钻孔的质量直接影响到锚索的锚固效果和工程质量。
在钻孔过程中,要根据设计要求选择合适的钻孔设备和钻进工艺,控制钻孔的直径、深度和倾斜度。
一般来说,钻孔直径应比锚索体直径大 10 20mm ,钻孔深度应超过锚索设计长度 05 10m ,钻孔倾斜度应符合设计要求。
在钻孔过程中,要注意防止孔壁坍塌和卡钻等事故的发生。
如果遇到软弱地层或破碎带,可以采用跟管钻进、护壁泥浆等措施进行处理。
钻孔完成后,要及时进行清孔,清除孔内的岩屑和泥浆,保证孔底干净。
四、锚索制作与安装锚索制作是将钢绞线或钢丝束按照设计要求进行下料、编束和组装。
软土地基深基坑双排桩+预应力锚索支护施工工法(2)

软土地基深基坑双排桩+预应力锚索支护施工工法软土地基深基坑双排桩+预应力锚索支护施工工法一、前言软土地基是指土壤的承载力较低,水分含量较高以及稳定性较差的地基。
在基坑开挖过程中,软土地基往往会发生坍塌、沉陷和侧方变形等问题,严重影响工程的安全和稳定性。
因此,针对软土地基的深基坑施工,以双排桩+预应力锚索支护工法成为一种重要的选择。
二、工法特点双排桩+预应力锚索支护工法的主要特点包括:①支护结构稳定可靠,能够有效抵抗软土地基的侧方土压力;②适应性强,可用于不同类型的软土地基;③施工周期短,节省施工时间和成本;④工法经验丰富,施工技术成熟可靠。
三、适应范围双排桩+预应力锚索支护工法适用于软土地基的深基坑施工,特别适用于工程规模较大、基坑边界较长并且需要保护周边环境的工程。
四、工艺原理双排桩+预应力锚索支护工法的基本原理是通过双排钢筋混凝土桩和预应力锚索两者的组合使用,以抵抗软土地基的侧方土压力。
首先,进行双排桩的施工,将钢筋混凝土桩依次打入土层中,并在桩顶部分进行水平布置钢梁,形成刚性支撑结构。
接下来,通过预应力锚索将桩与基坑边界连接起来,使整体支撑体系更加稳定。
五、施工工艺1.基坑的测量与标高控制:通过测量和标高控制,确定基坑的开挖范围、坑底的高程和坑壁的斜度。
2.双排桩的施工:按照设计要求,进行双排桩的打桩工作。
先进行桩位的布置,然后采用振动锤或静压法逐桩打入地下,桩顶部分进行水平布置钢梁。
3.预应力锚索的施工:在双排桩的桩体顶部进行预埋锚固管,并注浆灌注,形成锚固点。
然后,将预应力锚索锚固在桩体的锚固点上,并加以预应力,形成拉结系统。
4.基坑开挖与支护:按照双排桩的布置进行基坑开挖,同时使用支撑结构对基坑进行支护,防止坍塌及土体侧方移动。
5.基坑回填与桩身剪切:基坑回填采用合适的材料进行,桩身部分可通过机械剪切器进行剪切,使其与回填土体融为一体。
六、劳动组织施工团队需要包括工程师、技术人员、操作员和劳动者等,负责施工工艺的规划、监管和操作工作,保证施工按照要求进行。
预应力锚索施工技术

预应力锚索施工技术一、预应力锚索施工技术原理预应力锚索的原理是利用锚索的预应力将不稳定的岩土体与稳定的地层连接在一起,形成一个整体,共同承担外部荷载。
当锚索受到张拉时,钢绞线或钢丝束产生弹性伸长,对岩土体施加压力,增加岩土体之间的摩擦力和粘结力,提高岩土体的抗剪强度和稳定性。
二、预应力锚索施工工艺流程1、施工准备熟悉施工图纸和技术要求,进行现场勘察和测量。
准备施工所需的材料、设备和机具,如钢绞线、锚具、钻孔机、注浆机等。
搭建施工平台和安全防护设施。
2、钻孔根据设计要求确定钻孔位置和角度。
使用钻孔机进行钻孔,钻孔过程中要注意控制钻孔的直径、深度和垂直度。
钻孔完成后,进行清孔,清除孔内的岩屑和泥浆。
3、锚索制作与安装根据设计要求截取钢绞线或钢丝束,并进行编束。
在钢绞线或钢丝束的一端安装锚具。
将制作好的锚索缓慢地插入钻孔中,确保锚索的位置和角度正确。
4、注浆采用压力注浆法,将水泥浆或水泥砂浆注入钻孔中。
注浆过程中要控制注浆压力和注浆量,确保浆液充满钻孔和锚索周围的空隙。
5、张拉与锁定待浆液达到设计强度后,对锚索进行张拉。
按照设计的张拉顺序和张拉力进行分级张拉,每级张拉后要持荷一定时间。
张拉完成后,使用锚具将锚索锁定。
6、封锚对锚头进行保护和处理,采用混凝土或水泥砂浆进行封锚。
三、预应力锚索施工要点1、钻孔质量控制钻孔直径和深度要符合设计要求,偏差应在允许范围内。
控制钻孔的垂直度,避免孔斜过大影响锚索的安装和受力。
2、锚索制作钢绞线或钢丝束的材质和规格要符合设计要求,无锈蚀和损伤。
编束要整齐,锚固段和自由段的长度要准确。
3、注浆质量浆液的配合比要符合设计要求,保证浆液的强度和流动性。
注浆压力和注浆量要控制得当,确保浆液充满钻孔。
4、张拉控制张拉设备要进行标定和校验,确保张拉力的准确性。
严格按照设计的张拉顺序和张拉力进行张拉,记录张拉数据。
5、封锚处理封锚混凝土或水泥砂浆要密实,无裂缝和空鼓。
四、预应力锚索施工质量控制1、原材料质量控制对钢绞线、锚具、水泥等原材料进行检验,确保质量合格。
预应力锚索及护面板施工技术方案 (一)

预应力锚索及护面板施工技术方案 (一)随着城市建设的飞速发展,建筑施工也变得越来越复杂,因此对于建筑工程中各项技术方案,我们也需进行细致的研究和设计,以确保施工的安全性和高效性。
预应力锚索及护面板施工技术方案就是这些技术方案之一。
一、预应力锚索的基本概念与用途预应力锚索,简称索杆,是用来增加混凝土的承载能力的一种施工技术。
预应力锚索通过施加水平预应力力值,使混凝土内部承载能力增加,从而增加整个结构的强度和稳定性。
预应力锚索的使用范围十分广泛,如大跨度桥梁、高楼大厦等。
由于其在加固结构方面的优越性,具有非常重要的地位。
二、护面板的基本概念与用途护面板是在混凝土结构外部添加一层保护层,可以有效地增强混凝土结构的耐久性和可靠性,避免外界因素的侵蚀。
护面板常用的材料有塑料、橡胶和涂层等,且具有适应能力强、施工和维护成本较低、使用寿命长等特点。
三、预应力锚索及护面板施工技术方案预应力锚索及护面板施工技术方案是为确保混凝土结构的可靠性和耐久性而采用的一种施工技术。
其主要施工步骤如下:1、预处理:对待施工的混凝土结构进行处理,包括清洗、修剪等。
2、设置预应力锚索:根据实际施工需要,安排预应力锚索的位置、数量和间距,采用专用设备将预应力锚索安置于混凝土结构内部,并引出索杆端部,以便后续施工。
3、施加预应力力值:采用专业设备,施加预应力力值,使索杆在混凝土结构内部产生张力,从而增强混凝土的承载能力和稳定性。
4、设置护面板:根据实际混凝土结构的形状和尺寸,选择合适材料,将护面板粘贴或搭接于混凝土结构表面,以达到保护结构的目的。
5、加强连接:对预应力锚索和护面板之间的连接点进行加强处理,使其更加牢固可靠。
综上所述,预应力锚棒及护面板施工技术方案是一种保证混凝土结构安全性和稳定性的优良技术方案。
在施工过程中,需要对工程质量进行严格控制和监管,在保证混凝土结构品质的同时,保障施工人员安全。
深基坑桩锚支护工程预应力锚索施工

深基坑桩锚支护工程预应力锚索施工【摘要】文章首先对山西某深基坑桩锚支护工程进行简单的介绍,再从钻孔与清孔、锚索制作、锚索安装、锚索注浆、腰梁安装、锚索张力锁定、封锚、锚索张力监测八个方面对预应力锚索施工工艺进行探讨,以期能够为同行带来一些启发。
【关键词】深基坑;桩锚支护;预应力锚索;施工一、工程概述(一)工程简介山西某深基坑桩锚支护工程的基坑深度是14m,0m-15m都是粉土粉质粘土,15m-24m是细砂夹粉土,地下水位最高是-2.7m。
各方讨论之后,表示该深基坑支护工程应用桩—锚支护体系,排桩通过预应力锚索实现张拉,锚索注浆则是采取分二次注浆的工艺。
在具体施工过程中应用该施工工艺,不但能够为工程施工建设提供安全保障,而且还能大幅降低施工成本,缩短施工时间,最重要的就是不会对当地环境造成太大的影响。
(二)工程原理在对基坑进行预应力锚索加固过程中,锚索的一端固定在稳定性较高的岩层内,增强锚固力;通过锚头部分把另一端固定在基坑的坑壁上,再对锚索施加一定程度的预应力,基坑的坑壁就会受到主动应力,基坑整体的稳定性就得到提升,并且利用二次注浆能够加强预应力锚索的强度。
二、深基坑桩锚支护工程施工工艺(一)预应力锚索的结构及施工流程预应力锚索的组成部分有:索头、张拉段和锚固段。
其中,该工程具体施工流程可以参见图1。
图1 预应力锚索施工流程图(二)预应力锚索施工技术1、钻孔与清孔钻孔可以选择环状钻头的钻具或者锚杆钻机长螺旋钻,在钻孔前需要对钻机进行安装,安装必须严格遵循“平、正、稳、固”的要求。
钻孔时,则需要做到“清水钻孔,跟进套管”,保证倾斜角度为15°,施工时需采用跳打法进行。
在应用锚杆钻机的时候,需要不断用清水来清理孔,切勿使用泥浆循环清孔。
若是土层容易出现塌附的话,就必须加快钻孔的速度,如有必要,可以下入套管护壁。
而且钻孔深度半径必须达到相关的设计与技术要求。
完成钻孔后,需要仔细记录成孔数据,若是孔内存在外流水时,需要对其进行疏导,做好外排工作;若是发生松土掉落的现象,必须立刻采取一定的措施,对其进行加固。
浅谈公路高边坡支护预应力锚索施工技术
浅谈公路高边坡支护预应力锚索施工技术公路高边坡的支护是保障公路安全的重要工程环节,而预应力锚索施工技术在高边坡支护中发挥着至关重要的作用。
本文将对公路高边坡支护预应力锚索施工技术进行浅谈,旨在提高大家对预应力锚索施工技术的了解,促进公路高边坡支护工作的进步。
一、预应力锚索施工技术概述预应力锚索施工技术是采用一定的张拉设备,在锚索内部形成一定的预应力,通过预应力锚索与土体之间的相互作用,实现对地质体的支护和加固。
预应力锚索具有预应力大、结构轻、成本低、施工方便等特点,被广泛应用于公路高边坡的支护中。
在预应力锚索施工中,首先需要进行现场勘察,确定高边坡的地质特征和支护需求;然后进行设计计算,确定锚索的型号、长度和布设方式;接着进行材料采购和设备准备;最后进行施工操作,包括钻孔、钢筋固定、锚索张拉等工序。
通过这些操作,最终实现对高边坡的稳定支护。
1. 抗拉强度大预应力锚索施工技术可以通过一定的张拉设备,在锚索内形成一定的预应力,从而提高了锚索的抗拉强度。
这种预应力作用使得锚索在受到外力冲击时能够有效地抵抗拉力,确保了高边坡的稳定性。
2. 支护效果好预应力锚索具有较强的支护效果,可以有效地限制高边坡的变形和位移,提高了高边坡的整体稳定性。
这种支护效果不仅可以保障公路的通行安全,还可以延长高边坡的使用寿命。
3. 施工周期短相比传统的高边坡支护方式,预应力锚索施工技术具有施工周期短的优势。
在施工过程中,可以通过专用的设备进行快速张拉,减少了施工时间,提高了工程效率。
4. 适用范围广预应力锚索施工技术适用范围广,可以应用于各种类型的高边坡,包括岩石边坡、土质边坡等。
无论是在平原地区还是在山区峡谷,都可以采用预应力锚索施工技术进行高边坡支护。
1. 严格按照设计要求施工在进行预应力锚索施工时,必须严格按照设计要求进行施工操作。
包括钻孔位置、锚索长度、张拉力大小等参数都需要严格控制,确保施工质量。
2. 定期检测和维护高边坡的预应力锚索在使用过程中需要定期进行检测和维护。
新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法(2)
新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法一、前言随着城市化进程的快速发展,土木工程施工对于地基加固和支护的需求也越来越高。
新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法应运而生。
本文将对该工法进行详细介绍。
二、工法特点新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法具有以下几个特点:1. 综合施工:通过将锚注、预应力和旋喷桩支护有机地结合在一起,实现综合施工,减少工程周期和成本。
2. 高承载力:预应力锚索的加入,大大提升了土木工程的承载力和稳定性。
3. 灵活性:灵活的设计和施工方式,使得该工法适用于各种地质条件和工程需求。
4. 抗震性能好:通过预应力的施加,提高了工程的抗震能力,有效保障了结构的安全性。
三、适应范围新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法适用于以下范围:1. 土木工程基础加固2. 土木工程支护,如路基支护、隧道支护等3. 桥梁基础加固和支护4. 地下工程基础加固和支护四、工艺原理新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法的工艺原理如下:首先,针对具体工程的设计要求,选择合适的锚注和预应力方案。
然后,在地面预先开挖好旋喷桩孔,并通过旋喷技术将钢筋和混凝土压入桩孔中,形成旋喷桩。
接着,通过预埋的锚索将旋喷桩与地基或结构牢固地连接起来。
最后,进行锚注灌浆,增加锚固的稳定性和承载能力。
这样一套有机的工艺流程和技术措施相结合,使得该工法在实际施工中具备了较高的适用性和稳定性。
五、施工工艺新型锚注一体化预应力锚索旋喷桩锚支护施工工法的施工工艺包括以下几个阶段:1. 设计与准备:根据具体工程需求,进行施工方案设计和机具设备准备。
2. 土方开挖:按照设计要求进行地面预挖或者坑面路基开挖。
3. 旋喷桩施工:采用旋喷技术,在土方开挖完毕后,将钢筋和混凝土旋喷入桩孔中,形成旋喷桩。
4. 锚索与灌浆:完成旋喷桩施工后,通过预埋的锚索将旋喷桩与地基或结构牢固连接起来,并进行锚注灌浆,增加锚固的稳定性和承载能力。
预应力锚索桩受力机理研究
预应力锚索桩受力机理研究基于桩锚变形协调原理,对岩土工程中桩锚支护结构进行理论公式推导,并结合工程案例进行实际数据的理论计算,加深了对桩锚支护结构设计的认识水平,有利于工程实践。
关键词:桩锚结构;设计原理;工程实践分析1 引言随着城市化建设的加快,深基坑工程正朝着深、大方向发展,并且城市基坑工程项目常面临地下管线问题,因此基坑开挖安全越来越引起有关部门和学者的注意。
目前,基坑工程在软土地区常采用地下连续墙加钢管桩支撑,而当岩质较硬的情况下对采用抗滑桩,在某些工程安全等级较高,变形控制严格的地方常采用锚索桩。
本文通过对深基坑桩锚支护结构进行理论公式推导,并结合工程算例加以应用,可以更好的服务工程设计。
2 桩锚结构设计原理2.1 樁锚结构设计基本假设[1](1)岩土体在开挖卸荷过程中,对于同一类型的岩土层沿着某一确定的破裂角破坏,滑裂体被当作刚性体,且其后的推力类型分为三角形、梯形形式。
(2)抗滑桩在受到推力变形后,与原始桩体垂直的截面在变形后任然保持垂直[2]。
(3)桩锚支护结构在受力变形过程中,把桩、锚、岩土体作为一个整体,并且满足锚索作用点位置处的桩体变形量等于锚索的变形量。
2.2 桩锚支护结构受力机理基坑开挖过程中锚索桩受力分析情况,对于开挖面底部弯矩、剪力:M0=My-RH ;V0=F-R (1)式中:F和My分别表示岩土压力和岩土体在开挖面产生的弯矩;R、H分别表示锚索水平方向应力和锚索距离开挖面的高度当有多根锚索时,锚索应力进行求和。
并且在锚索作用点的位置,桩体和锚索的应变满足变形协调原理,所以:Sz=Ss (2)其中:SZ=X0+φ0H+z-Sij (3)式中:X0、φ0分别表示开挖底面的位移和桩体转角;Z和Sij分别表示桩节点的位移和锚索作用力在节点处的位移。
在岩土压力的作用下桩体节点的位移计算方式:Z=L4(5q0*(3-4(1-?)+(1-?)4)+(q1-q0)*(4-5(1-?)+(1-?)5);S=Eδ (4)式中:EI为桩体刚度;?表示锚索所在位置高度和基坑高度的比值;L表示锚索的自由段长度;δ表示应变系数。
预应力钢索锚固技术
预应力钢索锚固技术预应力钢索锚固技术是一项广泛应用于各种结构工程中的重要技术,它通过将钢索预先拉紧并通过锚固装置固定在混凝土结构中,以增强结构的承载能力和稳定性。
本文将从预应力钢索锚固技术的原理、应用领域以及发展趋势等几个方面进行论述。
一、预应力钢索锚固技术的原理预应力钢索锚固技术基于预应力原理,通过施加预先拉力将钢索紧固在混凝土结构中,使结构在受力时能够形成内部张力,从而抵消外部荷载带来的压缩力,增加结构抗弯和抗剪能力。
预应力钢索锚固技术的原理主要包括以下几个方面:1. 预应力锚具的选用:预应力锚具是将钢索连接至混凝土结构的关键元件,其选用应考虑到预应力钢索的强度、长期锚固性能以及与混凝土的黏结性能。
2. 钢索的预拉力施加:在预应力钢索锚固技术中,首先需要对钢索进行预拉力施加,使钢索产生一定的张力。
预拉力的控制应根据具体工程要求来确定,一般通过液压张拉机施加。
3. 锚固体的设置:锚固体是将钢索牢固锚固在混凝土结构中的装置,其设计及施工应遵循一定的规范要求,确保锚固效果可靠。
常见的锚固体形式包括锚板、锚固角钢、锚固钉等。
4. 混凝土的注浆:在锚固钢索后,为了提高锚固的牢固性,常常在锚固体周围进行混凝土注浆,以加强钢索与混凝土的黏结力和摩擦力。
通过以上原理的应用,预应力钢索锚固技术能够有效地提升结构的承载能力、刚度和稳定性,广泛应用于桥梁、高层建筑、隧道等工程领域。
二、预应力钢索锚固技术的应用领域1. 桥梁工程:在桥梁工程中,预应力钢索锚固技术主要用于增加桥梁结构的承载能力和抗震性能。
通过施加预应力,能够提高桥梁的刚度和抗变形能力,减小桥梁变形对行车安全的影响。
2. 高层建筑:预应力钢索锚固技术在高层建筑中的应用主要体现在抗风、抗震等方面。
通过施加预应力,能够有效减小高层建筑的变形和振动,提高其整体的稳定性和安全性。
3. 隧道工程:在隧道施工中,由于地层条件的限制,预应力钢索锚固技术可以用于加固隧道结构,增加其抗压和抗拔能力。
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预应力锚索+排桩支护技术理论2.1 结构构成在基坑支护中,预应力锚索+排桩支护模式应用比较广泛,桩锚支护结构主要包括的构件有:排桩、锚索、冠梁、腰梁等,它们之间相互联系,相互作用,相互影响,形成一个有机的整体。
(图2.1)图2.1 桩锚结构简图2.2 结构受力基坑周围桩体受到土压力、水压力及周围建筑物等荷载的作用,桩体有着向基坑倾斜的趋势并产生了侧向位移。
由于受到桩体侧向位移的影响,基坑底面桩嵌固深度范围内的土体就会产生被动土压力来抵抗桩体承受的部分主动土压力,而锚索由于预应力的作用,也会抵抗部分主动土压力。
桩体所受的土压力有:主动土压力、被动土压力及锚索的锚固力。
如果锚索锚固力与被动土压力之和大于主动土压力,桩体就不会产生侧向位移,这时支护体系是有效的;如果锚索锚固力与被动土压力之和小于等于主动土压力,桩体就会产生侧向的位移,如果位移较小,在允许的范围内,我们认为支护是安全的,若超出了允许的范围,则认为支护体系失效。
另外桩体本身还应具有足够刚度和强度,避免在最大弯矩处变形过大,在最大剪应力处发生剪切破坏[]22,21。
锚索受力情况复杂。
由于拉杆、浆体、土体等部分的相互影响和作用,锚索体系的工作机理难以分析清楚,再加上各部分材料性能差异也很大,更增加其复杂性。
工作机理:锚索的锚固力传到锚固段,当锚固段锚索受力后,通过锚索和砂浆间的黏结力传到锚固体中,再通过锚固体与土体之间的摩擦力传到土体深处。
单根锚索的承载力主要受以下两个因素的控制:锚固段胶结材料与孔壁的黏结力以及胶结材料与钢丝或钢绞线之间的握裹力。
锚索必须具有足够的强度以承受极限拉力。
钢材同胶结材料之间的握裹力比胶结材料同孔壁的粘结力大将近一倍,不会发生破坏。
因此,设计中可不考虑钢材与胶结材料的握裹力。
重要工程需进行钢材与胶结材料握裹力及锚固长度校核。
许多研究和试验证明,锚固体与土层的摩擦力分布不均匀,锚固段剪应力的分布沿孔壁呈倒三角形,沿锚固段长度迅速递减。
当锚固段长到一定程度,锚固力提高并不显著。
并不是锚固段越长,其锚固力越大。
所以增加锚固段长度的作用是有限的[]23。
2.3 计算理论2.3.1 土压力计算根据支护结构的位移方向和大小的不同,可以将土压力分为三种基本类型:静止土压力、主动土压力和被动土压力[]1。
(1)静止土压力计算静止土压力是墙体无侧向变位或者侧向变位微小时,土体作用于墙面上的土压力。
其基本假定为:地表面水平,墙背竖直且光滑。
()00K q z p +=γ (2.1)02021K H E γ= (2.2)γ——土的重度z ——计算点深度q ——地面均布荷载0K ——计算点处土的静止土压力系数0p ——该深度的侧向土压力0E ——静止土压力(合力)(2)主动土压力计算 朗肯土压力的基本假定有:地表面水平,墙背竖直、光滑。
在无粘性土中,主动土压力计算如下:a a zK p γ= (2.3)⎪⎭⎫ ⎝⎛-=245tan 2ϕοa K (2.4) a a K H E 221γ= (2.5)a K ——计算点处土的主动土压力系数ϕ——土的内摩擦角在粘性土中,主动土压力计算如下: a a a K c zK p 2-=γ (2.6) ()a a K z H E 2021-=γ (2.7) a K c z γ20=(2.8)c ——土的粘聚力(3)被动土压力计算在无粘性土中,被动土压力计算如下:p p zK p γ= (2.9) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=245tan 2ϕοp K (2.10)p p K H E 221γ= (2.11)p K ——计算点处土的被动土压力系数在粘性土中,被动土压力计算如下:p p p K c zK p 2+=γ (2.12)p P p K cH K H E 2212+=γ (2.13)2.3.2 结构分析锚拉式支挡结构,可将整个结构分解为挡土结构、锚拉结构(锚杆及腰梁、冠梁)分别进行分析;挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析;作用在锚拉结构上的荷载应取挡土结构分析时得出的支点力[]15。
采用平面杆系结构弹性支点法时,宜采用图2.2所示的结构分析模型。
图2.2 锚拉式支挡结构弹性支点法计算简图1—挡土构件;2—由锚杆简化而成的弹性支座;3—计算土反力的弹性支座 作用在挡土构件上的分布土反力可按下列公式计算:0s s s p v k p += (2.14)挡土构件嵌固段上的基坑内侧分布土反力应符合下列条件:p s E P ≤ (2.15)当不符合公式(2.15)的计算条件时,应增加挡土构件的嵌固长度或取Ps =Ep 时的分布土反力。
式中:s p ──分布土反力(kPa);s k ──土的水平反力系数(kN/m3);v ──挡土构件在分布土反力计算点的水平位移值(m);0s p ──初始土反力强度(kPa);s P ──作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力(kN);p E ──作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力(kN)。
挡土构件内侧嵌固段上土的水平反力系数可按下列公式计算:()h z m k s -= (2.16)式中:m ──土的水平反力系数的比例系数(kN/m4);z ──计算点距地面的深度(m);h ──计算工况下的基坑开挖深度(m)。
土的水平反力系数的比例系数(m )宜按桩的水平荷载试验及地区经验取值,缺少试验和经验时,可按下列经验公式计算:b vc m +-=ϕϕ22.0 (2.17) 式中:m ──土的水平反力系数的比例系数(MN/m4)ϕ、c ──土的粘聚力 (kPa)、内摩擦角 (°);对多层土,按不同土层分别取值;b v ──挡土构件在坑底处的水平位移量(mm),当此处的水平位移不大于10mm 时,可取b v =10mm 。
排桩的土反力计算宽度应按下列规定计算:对于圆形桩()5.05.19.00+=d b ()m d 1≤ (2.18)()19.00+=d b ()m d 1> (2.19) 式中:0b ──单桩土反力计算宽度(m );当按式(2.18)及式(2.19)计算的0b 大于排桩间距时,取0b 等于排桩间距;d ──桩的直径(m )。
锚杆和内支撑对挡土构件的作用应按下式确定:()h R R R h P v v k F +-=0 (2.20)式中:h F ──挡土构件计算宽度内的弹性支点水平反力(kN);R k ──计算宽度内弹性支点刚度系数(kN/m);R v ──挡土构件在支点处的水平位移值(m);0R v ──设置支点时,支点的初始水平位移值(m);h P ──挡土构件计算宽度内的法向预加力(kN);采用锚杆或竖向斜撑时,取s b P P a h /cos ⋅⋅=α;采用水平对撑时,取s b P P a h /⋅=;对不预加轴向压力的支撑,取h P =0;锚杆的预加轴向拉力P 宜取(0.75 k N ~0.9 k N ),支撑的预加轴向压力P 宜取(0.5 k N ~0.8 k N ),此处,P 为锚杆的预加轴向拉力值或支撑的预加轴向压力值,α为锚杆倾角或支撑仰角,a b 为结构计算宽度,s 为锚杆或支撑的水平间距,k N 为锚杆轴向拉力标准值或支撑轴向压力标准值。
锚拉式支挡结构的弹性支点刚度系数宜通过锚杆抗拔试验按下式计算: ()()s s s b Q Q k a R 1212--= (2.21) 式中:21Q Q 、──锚杆循环加荷或逐级加荷试验中(Q ~s )曲线上对应锚杆锁定值与轴向拉力标准值的荷载值(kN);21s s 、──(Q ~s )曲线上对应于荷载为Q1、Q2的锚头位移值(m);a b ──结构计算宽度(m);s ──锚杆水平间距(m)。
对拉伸型钢绞线锚杆或普通钢筋锚杆,在缺少试验时,弹性支点刚度系数也可按下列公式计算:sl A E Al E Ab A E E k a p s f c a p c s R )3(3+=(2.22) ()A A A E A E E p m p s c -+=(2.23) 式中:s E ──锚杆杆体的弹性模量(kPa);c E ──锚杆的复合弹性模量(kPa);p A ──锚杆杆体的截面面积(m 2);A ──锚杆固结体的截面面积(m 2);f l ──锚杆的自由段长度(m);f l ──锚杆的锚固段长度(m);m E ──锚杆固结体的弹性模量(kPa)。
2.3.3 锚杆设计1)锚杆的应用应符合下列规定[]15:(1)锚拉结构宜采用钢绞线锚杆;当设计的锚杆抗拔承载力较低时,也可采用普通钢筋锚杆;当环境保护不允许在支护结构使用功能完成后锚杆杆体滞留于基坑周边地层内时,应采用可拆芯钢绞线锚杆;(2)在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石土、粉土层,高液性指数的饱和粘性土层,高水压力的各类土层中,钢绞线锚杆、普通钢筋锚杆宜采用套管护壁成孔工艺;(3)锚杆注浆宜采用二次压力注浆工艺;(4)锚杆锚固段不宜设置在淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土及松散填土层内;(5)在复杂地质条件下,应通过现场试验确定锚杆的适用性。
2)锚杆的极限抗拔承载力应符合下式要求:t k k K N R ≥ (2.24)式中:t K ──锚杆抗拔安全系数;安全等级为一级、二级、三级的支护结构, t K 分别不应小于1.8、1.6、1.4;k N ──锚杆轴向拉力标准值(kN);k R ──锚杆极限抗拔承载力标准值(kN)。
3)锚杆的轴向拉力标准值应按下式计算:αcos a h k b s F N =(2.25) 式中:k N ──锚杆的轴向拉力标准值(kN);h F ──挡土构件计算宽度内的弹性支点水平反力(kN);s ──锚杆水平间距(m);a b ──结构计算宽度(m);α──锚杆倾角(°)。
4)锚杆极限抗拔承载力的确定应符合下列规定:(1)锚杆极限抗拔承载力应通过抗拔试验确定。
(2)锚杆极限抗拔承载力标准值也可按下式估算,但应按抗拔试验进行验证:i sik k l q d R ∑=π (2.26) 式中:d ──锚杆的锚固体直径(m);i l ──锚杆的锚固段在第i 土层中的长度(m);锚固段长度(a l )为锚杆在理论直线滑动面以外的长度;sik q ──锚固体与第i 土层之间的极限粘结强度标准值(kPa)。
(3)当锚杆锚固段主要位于粘土层、淤泥质土层、填土层时,应考虑土的蠕变对锚杆预应力损失的影响,并应根据蠕变试验确定锚杆的极限抗拔承载力。
5)锚杆的自由段长度应按下式确定(图2.3):5.1cos )245sin()245sin()tan (21++++--+≥ααϕϕαd d a a l m m f οο (2.27)式中:f l ──锚杆自由段长度(m );α──锚杆的倾角(°);1a ──锚杆的锚头中点至基坑底面的距离(m ); 2a ──基坑底面至挡土构件嵌固段上基坑外侧主动土压力强度与基坑内侧被动土压力强度等值点O 的距离(m );对多层土地层,当存在多个等值点时应按其中最深处的等值点计算;d ──挡土构件的水平尺寸(m );m ϕ──O 点以上各土层按厚度加权的内摩擦角平均值 (°)。