垂直錨桿式地錨的設計與應用_圖文

1、第 28卷 第 1期 2007年 1月電 力 建 設Electric Power Constructi onVol . 28 No . 1Jan, 2007 收稿日期 :2006207226 作者簡介 :潘洪良 (19782 , 男 , 助理工程師 , 畢業(yè)于東北電力學院建筑工程系 , 從事現(xiàn)場技術管理工作。垂直錨桿式地錨的設計與應用潘洪良 , 黃新平(北京送變電公司 , 北京市 , 102401摘 要 在輸電線路施工中 , 經(jīng)常需要將設備或者工器具錨固于施工現(xiàn)場 , 在進行錨固作業(yè)時通常使用的是水平式地錨或者地鉆 , 但是如果在山區(qū)或者山地施工經(jīng)常會遇到施工現(xiàn)場地質條件為巖石 , 無法進行挖

2、掘作業(yè) 。采 用垂直錨桿式地錨 , 可有效解決上述難題 。關鍵詞 輸電線路 垂直錨桿式地錨 錨固中圖分類號 :T M754 文獻標識碼 :B 文章編號 :1000-7229(2007 01-0029-03Design and App licati on of Vertical -on BoltP AN Hong -(Beijing Electric Power Trans m . Beijing 102401, China Abstract During the trans m issi pments or t ools often have t o be anchored on constr

3、ucti on sites . Nor mally, horizontal used in anchoring operati ons . However, digging operati ons are often halted in mountain o r conditi ons . I n this paper, a vertical anchor -shaft type f oundati on bolt design, which is a 2ble t o s olve r m s and has been validated in field, is p r oposed .K

4、eywords trans m issi on line; vertical anchor -shaft type f oundati on bolt; anchor0 引言地錨是輸電線路施工中必不可少的工器具 。 它 的作用是通過纜索把拉力傳遞給地基 。 常用的重力 式地錨主要依靠自重和摩擦力來平衡索力 , 受力明 確 , 易于計算 。 但重力式地錨對于特殊地質條件 , 比 如山區(qū) , 河岸山地等堅硬巖層進行地錨埋設極其困 難 。 因此有必要采用一種施工簡單 、 造價低 、 占地小 的地錨來解決這個問題 。1 垂直錨桿式地錨垂直錨桿式地錨由樁體 、 耳環(huán)等部件組成 , 如圖 1。 垂直錨桿式

5、地錨的施工方法是在巖層上鉆孔 , 錨 入鋼筋或者其他型材 , 灌注砂漿 , 以滿足施工荷載需 要 。 這種地錨不需要挖坑 、 回填 、 壓實等繁瑣的施工 程序 , 可以大大提高施工效率 。2 受力分析根據(jù)理想受力和實際試驗情況 , 建立受力模型 如圖 2所示 。 圖中:圖 1 垂直錨桿式地錨示意圖T 地錨設計額定承載力 , kN; 地錨受力方向和地面夾角 , (° 。 垂直錨桿式地錨受到沿耳環(huán)方向拉力 T 后 , 樁 體則承受沿樁體方向的拉力 T V , 反方向的砂漿粘結 力 , 水平方向的剪切力 T h , 粘結砂漿承受沿樁體向 上的粘結力和反方向的摩擦力 。 T v =T sin

6、h =T cos 92 電 力 建 設第 28卷 圖 2 垂直錨桿式受力示意圖式中 T V 拉力 T 垂直方向的分力 ;T h 拉力 T 水平方向的分力 。211 錨固鋼材的抗拉強度計算錨固鋼材的抗拉強度為 (單位為 N /mm2,抗拉強度校核計算公式為 :1nA Kv 式中 1 錨固鋼材抗拉工作條件系數(shù) , 錨固取 0169, 0192; K 安全系數(shù) 2A , , N /mma;n , 取 n =1。212 錨固鋼材抗剪計算nA c KT h式中 c 錨固鋼材允許抗剪應力設計值 。 c 取決于鋼材的品種 , 由于地錨使用部位較為 重要 , 而且錨固鋼材要進行火曲 , 所以錨固鋼材宜采 用普

7、通鋼或者合金鋼 , 不宜采用含碳量較高的碳鋼 , 以免發(fā)生脆斷 。通過 211和 212各計算出 A 值 , 取 A 的大值 。 同時可以確定鉆孔直徑 。213 錨固鋼材與砂漿的粘結力計算2n S 1a KT v式中 S 1 錨固鋼材與砂漿接觸面積 , 如果使用鋼筋 , 則 S =×d H;H 鋼材有效錨固深度 , 因砂漿表層有不穩(wěn)定現(xiàn)象 , 一般以砂漿表層 100mm 以 下至錨固鋼材底端為計算錨固深度 ; d 錨固鋼筋直徑 ; 2 鋼材與砂漿粘結強度工作條件 , 對于 永久性錨固取 0160, 對于臨時性錨固取 0172;a 錨固鋼材與砂漿之間的極限粘結強度 N /mm2, a

8、與砂漿的強度和錨固鋼材的表面情況有關 , 所以在使用鋼筋作為錨固鋼材時 , 最好選用螺紋鋼筋 , 詳細情況見表 1。表 1 錨固粘結強度與砂漿和鋼材表面情況關系錨固鋼材類型 水泥砂漿強度等級 /(N mm -2M25M30M35螺紋鋼211214217表面光圓鋼115117210214砂漿與巖體之間的粘結力計算n DH b KT v式中 D 在巖體上鉆孔的直徑 ;b 砂漿與巖石間粘結強度 , N /mm2。 b 的確定 :, 根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范 , b M 30b 取值N /mm2b巖石類別b極軟巖 011350118較硬巖 0155019軟巖 01180138堅硬巖019113較軟巖0138015

9、5 注 :表中數(shù)據(jù)適用于 M30砂漿 , 所以在實際施工時使用 M30砂漿為最佳 。215 巖體抗拔計算巖體破壞機理如圖 3所示 。圖 3 巖體破壞機理示意圖R =H tan+D /2式中 巖體破壞角 ;R 巖體破壞半徑 ; D 在巖體上鉆孔的直徑 。由于考慮到地錨使用的重要性 , 在進行多根錨固時 , 為了避免群錨對巖體抗剪能力的削弱 , 在進行 鉆孔時考慮各孔間距離滿足單孔穩(wěn)定的要求 , 所以 在進行巖體抗拔計算時只要對單孔進行計算即可 。n H (D +H s KT v 式中 s 巖體抗剪強度 , N /mm2。 s 的確定見表 3。通常 , 巖石硬度越大 , 風化程 度越弱 , s 越

10、大 。一般取 45°計算 。 03 第 1期 垂直錨桿式地錨的設計與應用 表 3 不同風化程度巖體的抗剪強度 N /mm2巖石類型巖石風化程度弱 中 強硬質巖石 019117014019012-113軟質巖石 0140180120140110123 垂直錨桿式地錨試驗為確保垂直錨桿式地錨滿足施工要求 , 在“ 三 峽右荊 K5大跨越 ” 中 , 我們對垂直錨桿式地錨進行 了大量破壞性試驗 , 取得了第一手資料 , 見表 4。 表 4 垂直錨桿式地錨破壞性試驗數(shù)據(jù)表直徑 /mm 桿長/mm角度/(設計強度/kN實際破壞強度/kN備注252000203091錨固鋼材被拔出 2820002

11、050156錨固鋼材被拔出 2820003050142錨固鋼材被拔出 282000305015132200045501614根據(jù)理論分析和實驗數(shù)據(jù) , 我們在右荊 K5大 跨越中使用了垂直錨桿式地錨 , 取得了很好的效果 , 見表 5。 該工程為今后使用此類地錨積累了經(jīng)驗 。 表 5 垂直錨桿式地錨使用情況表序號 直徑/mm桿長/mm角度/(°使用部位承受拉力 /kN使用 情況132250030跨越塔抱桿提升地錨 70良好 228200030跨越塔抱桿搖臂調幅地錨 50良好 328200045跨越塔抱桿外拉線地錨 50良好 5 垂直錨桿式地錨使用經(jīng)驗511 如果地錨埋設地點無可靠地質

12、報告 , 要仔細觀 察埋設地錨的巖體及周圍地質情況 , 可根據(jù)鉆孔時 的耗時程度和鉆出的巖體粉末判斷巖體的風化程度。 一般輕風化巖體為白色粉末 , 鉆孔耗時長 ; 中風化巖體 為微粉色或粉色稍帶顆粒狀粉末 , 鉆孔耗時短。512鉆孔機械一般用鑿巖機 , 鉆孔直徑為 3090 mm , 鉆孔深度為 10005000mm 。小直徑孔適合 埋設螺紋鋼筋 , 大直徑孔埋設角鋼 、 工字鋼等型材 。 513 拉環(huán)制作最好火曲 , 火曲方向為地錨受力方 向 , 以免初次使用時受力冷彎而斷裂或承載力下降 。 514 砂漿灌注完畢后避免擾動 , 以防砂漿強度未達 到設計要求時開裂 , 粘結力下降 。515 圖

13、 4為不適合實施地錨錨固巖體 , 孤立巖體不宜 埋設地錨 , 如果體積足夠大 ,圖 4 不適宜實施地錨錨固的幾種巖體516 地錨使用之前必須進行加載試驗 。517 單個垂直錨桿式地錨無法滿足施工要求時 , 可 采取群樁地錨共同受力來滿足要求 , 如果采用 2個 以上的錨固鋼材作為一組受力地錨 , 則鉆孔之間的 距離有一定要求 。 根據(jù)圖 1, 取 30°, D 取 90mm , 則 R =H tan +D /2=01577H +45mm 。即鉆孔之間 的距離最小值為 01577H +45mm , 且要利用鋼絲繩 套將一組中所有錨固鋼材連為整體 , 共同受力 。 (責任編輯 :李連成

14、(上接第 22頁 10702k N, 對應的沉降為 38174mm 。 上段樁 038 m 平均極限側阻力標準值為 49kPa, 下段樁 3849 m 平均極限側阻力標準值為 52kPa 。612 根據(jù) 建筑樁基技術規(guī)范 , 對 3根試樁的結 果進行統(tǒng)計 , 其標準差 Sn為 0114, 單樁豎向極限承載力標準值 Q uk 為實測極限承載力平均值 Q um。綜合分析并考慮施工因素和地質條件的差異 , 將有關 樁基設計參數(shù)推薦如下 :樁長 49m , 樁徑 1400mm , 單樁豎向極限承載力標準值 9755kN, 上段樁平均 極限側阻力標準值 45kPa, 下段樁平均極限側阻力 標準值 53kPa, 極限端阻力標準值 157kPa 。613 本次 3根樁在