预应力锚索的分类及应用.pdf

第23卷 第3期贵州大学学报自然科学版Vol . 23 No. 3 2006年 8月Journal of Guizhou University Natural SciencesAug . 2006 文章编号 1000 - 52692006 03 - 0326 - 03 预应力锚索的分类及应用 3 张 昱 贵州省公路桥梁工程总公司,贵州 贵阳 550001 摘 要 分析了预应力锚索是一种受拉构件采用施加预应力对岩体产生抗滑力和正压力来稳定 岩土.通过对预应力锚索的构成及分类,阐述了其受力状态的不同及其适用岩土类别的差异.同 时应该注意减少预应力损失,可选用高强度低松弛的钢绞线或对锚索进行超张拉. 关键词 预应力锚索;锚固力;预应力损失 中图分类号 U412. 22 2 文献标识码 B 0 前言 预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结 构.作为承受侧向土压力的支挡结构,锚索结构承受的侧向压力介于主动土压力与静止土压力之间.锚索 是一种主要承受拉力的杆状构件,通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中,在被加固体表面对 钢绞线张拉产生预应力,张拉后对岩体产生一个直接抗滑力和一个正压力来增加抗滑阻力,从而达到使被 加固体稳定和限制其变形的目的.通过对锚索施加预应力,能够主动控制岩土体变形,调整岩土体应力状 态,有利于岩土体的稳定性.例如镇胜高速公路0902边坡上部覆盖有厚约13m的全强风化泥质页岩,下 伏弱风化泥灰岩,坡高55. 4m,属高陡边坡.上部泥质页岩风化强烈,结构清晰,组成坡体的岩层岩性软弱, 风化深度大,地下水发育对边坡稳定不利,设计坡率较陡,边坡整体稳定性差,地勘表明永宁西断裂分布于 开挖坡体及坡面附近,断层带宽10～15m,断裂带内岩层破碎,受断层影响,在ZK39 480之前边坡岩层与 坡向小角度斜交,边坡有沿与断层平行的构造面产生整体滑动的可能;在ZK39 480之后岩层与挖方边 坡坡向相反大角度相交 , 对挖方边坡影响较小. ZK39 4791267左侧断面计算表明,稳定系数K 0186, 边坡已处于失稳状态,该边坡稳定性不足,需进行加固防护,设计采用预应力锚索框架植草、 钢筋砼框格结 合坡面排水进行加固以确保边坡稳定. 1 预应力锚索的构成 预应力锚索主要由锚固、 自由段和紧固头三部分构成.锚索的材料主要有钢绞线、 锚具、 注浆材料.钢 绞线一般采用高强度低松弛钢绞线.锚具的选用应符合预应力筋专用锚具、 夹具和连结器应用技术规 程 的规定.注浆材料主要是纯水泥浆或水泥砂浆,水灰比为014～0145,可依据需要掺入适量外加剂,浆 体抗压强度不小于30MPa,注浆压力通常为015MPa.在腐蚀性地层中宜选用抗硫酸盐水泥. 1锚固段 锚固段是锚索伸入滑动面以下稳定岩土体内的部分,通过锚固体周围地层的抗剪强度承受锚索所传 递的拉力.锚固段通过灌浆使锚索与孔壁结成整体,而使孔周稳固岩土体成为承受预应力的载体.锚固段 的长度根据锚索受力状态的不同差异比较大.对于注浆拉力型锚索的锚固段破坏是在靠近自由段的位置, 成因是灌浆材料与地基间的粘结力逐渐剪切破坏而成,一般这种锚索锚固段长度4～10m,因为超过10m 后增加的锚固段,其锚固力增量很小.压力分散型锚索的承载力随整个锚固段长度增加而提高.为防止锚 固段钢绞线锈蚀,水泥浆或水泥砂浆保护层厚度不小于20mm.为确保锚索居中定位,应在锚固段中每隔1 ～2米设置一圈弹性定位片,保证浆体的保护层厚度. 3收稿日期 2006 - 07 - 07 作者简介张 昱, 2003年毕业于贵州工业大学土木工程系土木工程专业.先于贵州省建材科研设计院从事工业建筑结构设计工 作. 2005年起至今在贵州省公路桥梁工程总公司工作. 图1 2自由段 自由段是传力部分,是锚索穿过 被加固岩土体的段落,其下端为锚固 段,上端为紧固头.自由段中的每根 钢绞线均被塑料套管所套护,为无粘 结钢绞线,灌浆仅使护套与孔壁连 结,而钢绞线可在套管自由伸缩,可 将张拉段施加的预应力传递到锚固 段,并将锚固段的反力传递回紧固 头.自由断塑料套管宜选用聚丙烯塑料管,套管内用油脂充填,防止钢绞线锈蚀. 3紧固头 紧固头是将锚索固定于外锚结构物上的锁定部分,也是施加预应力的张拉部件.紧固头由部分钢绞 线、 承压钢垫板、 锚具及夹片组成.锚索最终锁定后,混凝土封头,混凝土覆盖层厚度不小于20cm.应注意 的是垫板下部由于注浆体收缩而形成空洞,为防止锚头腐蚀应对孔口补注浆且对垫板下部注入油脂,让油 脂充满空间. 2 锚索的分类 锚索的分类大致有以下几种按锚固施工方法分为注浆型锚固、 胀壳式锚固、 扩孔型锚固及综合型锚 固;按锚固段结构受力状态分为拉力型、 压力型及荷载分散型拉力分散型、 压力分散型、 拉压力分散型、 剪力型锚索.目前广泛采用的锚索类型为注浆拉力型及注浆压力分散型锚索. 注浆型锚索是采用水泥浆或水泥砂浆将锚索锚固段固结在岩土体稳定部分,而胀壳式锚固是利用胀 壳式机械锚头与坚硬岩体挤压形成锚固力.拉力型锚索主要依靠锚固段提供足够抗拔力,在锚索张拉时, 临近张拉段处的锚固段的界面呈现最大的粘结摩阻力,在锚固段底部岩土体产生拉应力,且应力集中使锚 固段产生较大的拉力,浆体容易拉裂,影响抗拔力.压力分散型锚索是采用无粘结钢绞线,借助按一定间距 分布的承载体无粘结钢绞线末端套以承载板和挤压套 , 使较大的总拉力值转化为几个作用于承载体上 的较小的压缩力,避免了严重的粘结摩阻应力集中现象,在整个锚固体长度上粘结摩阻应力分布均匀.但 由于注浆拉力型锚索结构简单,施工方便,造价低,使用比较广泛.为了改变锚索受拉时候水泥浆体受拉开 裂及受剪崩裂这种纯拉变形性状,在锚索制作时,锚固段每隔1米将钢绞线用紧箍环和扩张环固定,灌浆 后形成枣核状,呈拉伸与收缩的作用,使钢绞线受拉时对锚固体形成既受拉又部分受压的受力状态,能增 加钢绞线在锚固体中的粘结力及摩阻力,改善了锚固体内砂浆的受力性状,这样能避免水泥浆体纯受拉开 裂形成通缝. 3 锚索的张拉及预应力的损失 在对锚索施加设计张拉力时,锚索中的各股钢丝或钢绞线的平均应力,不应大于钢材极限抗拉强度的 60,当施加超张拉力时,各股钢丝或钢绞线的平均应力, 不宜大于钢材极限抗拉强度的70.当锚索结构用于加固 松散岩土体时,由于张拉作用会引起被加固岩土体产生较 大的蠕变和塑性变形,通常采用几次张拉来减少蠕变量,施 加初始预应力一般为设计锚固力的50～80. 若为几级边坡防护应完成下一级开挖及初始预应 力施加后再完成上一级边坡的后几次张拉.预应力损失 也是应当关注的一点,预应力损失主要发生在张拉至锁 定的时候,损失量大概为所施加预应力的10～20 , 主要成因为钢绞线松弛,锚具滑动和地层压缩蠕变.为 723第3期张 昱预应力锚索的分类及应用 减少预应力损失,可选用高强度低松弛的钢绞线或对锚索进行超张拉.锚索自由段为土层时超张拉值为 15～25 ,为岩层时宜为10～15. 参考文献 [1]苏自约等.岩土锚固技术与工程应用[M ].北京人民交通出版社. 2004年 [2]李海光等.新型支挡结构设计与工程实例[M ].北京人民交通出版社. 2004年 The Sorts and Application for the Pre2stress Achori ng Cable ZHANG Yu Guizhon road and bridge engineering corporation, Guiyang 550001, China Abstract The achoring cable is a pulling force of component which adoping the pre2stress to resist the slide and the face pressure for steading the slope. It had a discussion about the anchoring cable on the dif2 ferent from strength of state and adoping the sorts of rock. At the same time we should notice the loss of pre2stress . It can adopt the high intensity and low relaxation of steel strand or excessed stretching to re2 duce the losing . Key words Pre2stress achcring cable; loss of pre2stress 上接第322页 耦合目标,也为系统升级提供了接口.一旦需要加入新的模块,只需生成一个独立的子模块,挂接在系统框架 内.策略模式的使用,简化了与Oracle9. 2i数据库平台的接口,解决了数据频繁访问而造成的效率问题.每个子 模块对数据库的访问不但表现在程序动态运行中,在代码中也有重复书写的现象.策略模式使得各个子模块对 数据库的访问方法都继承于虚基类.这样的处理方式,既减少了代码量,又增加了系统的可靠性. 考虑成本问题,本方案使用单磁盘阵列存储数据.接下来的工作,可以从双机备份模式 [7 ]入手 ,加强方案的 安全性和稳定性. 参考文献 [1]周京阳,于尔铿,吴津.能量管理系统EMS第3讲 数据收集与监视SCADA [J ].电力系统自动化, March. 1997, 21 3 73 - 76. [2]葛俊,童陆园,耿俊成,童世洲,胡家群,李新宝,杨晋彪.配电系统多媒体网络RTU的设计和实现[J ].电力系统自动化, 2000 19 50 - 53. [3]尹建琪,温斌. Internet电话技术及其与PSTN的接口[J ].电信科学, 19984 17 - 22. [4]王峥,胡敏强,郑建勇,杜炎森.变电站轮询式通信网络的MATLAB仿真研究[J ].电力系统及其自动化学报,Oct . 2001, 135 15 - 18 [5] E GAMMA, R HELM, JOHNSON, J V ISSI DES . Design Patterns, Elements of Reusable Object2Oriented Software[M ]. Addison2Wesler, 1995. [6] ROZA LEYDERMAN. Oracle C Call Interface Programmer’s Guide Release2 9. 2 [R ]. Oracle Corporation. Mar . 2002. [7]刘韫晖,宋茂强.基于消息同步的双机热备份系统[J ].北京邮电大学学报, Jun. 1998, 212 90 - 94. Research and Application of Design Patterns i n Centralized Control of Substation LUO Yu 1 , WANG Rui 2 1. Guizhou University, Guiyang, 550003, China; 2. GuiyangNorth Power Grid, Guiyang 550001, China Abstract According to the need of infor mation constructing in transer substation, a remote unat2 tendedmonitoring scheme based on SCADA wasproposed. Thispaper focuseson the software on database server . During the development of this system, the design patterns, a fashion in current soft ware develo2 ping is applicated. Composite strengthened the correlation ofmodules and consistency ofmodule manipu2 lation; Strategy realizing uni interface ofmulti accessing behavior .The application of these two design patterns reinforced the robust, extensibility and efficiency of the system. Key words SCADA; RTU; Center Station; Design Patterns 823贵州大学学报自然科学版第23卷