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1、擴(kuò)大頭錨桿計算的典型實(shí)例目 錄1. 定義2. 設(shè)計計算擴(kuò)大頭錨桿(又稱鉅聯(lián)擴(kuò)大頭錨桿、JL錨桿),是采用高壓噴射原理在錨孔底部一段長度范圍內(nèi)對孔壁土體進(jìn)行切割擴(kuò)孔并置換充填水泥漿而形成一個圓柱狀的擴(kuò)大頭,其學(xué)術(shù)名稱為高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿。1. 定 義 受力機(jī)理分析: 普通錨桿的抗拔力來源于錨固體側(cè)壁與土體的摩阻力,屬于摩擦型錨桿。 擴(kuò)大頭錨桿的抗拔力由三部分組成:非擴(kuò)大頭部分錨固段錨固體側(cè)壁與土體的摩阻力,擴(kuò)大頭側(cè)壁與土體的摩阻力以及土體對擴(kuò)大頭端部的壓力,屬于摩擦端壓型錨桿。 受力機(jī)理分析圖示位移控制錨桿的初始預(yù)應(yīng)力宜為錨桿拉力設(shè)計值,以盡量減小錨桿工作狀態(tài)下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量。(1)工程概況以
2、蘇州市立醫(yī)院東區(qū)門急診樓基坑支護(hù)設(shè)計方案為例:本工程位于蘇州市白塔西路16號,蘇州市立醫(yī)院東區(qū)院內(nèi),東側(cè)臨河,南側(cè)緊鄰白塔西路 ,西側(cè)為一期新建門急診樓,北側(cè)為病房樓,筏板基礎(chǔ)。2. 設(shè)計計算本工程分三期施工,一期為門急診綜合病房樓,二期為汽車坡道,三期為地下人防工程。一期、三期原方案均為SMW工法樁+兩道鋼筋混凝土支撐。一期按原方案施工,施工過程中,挖土、拆撐以及地下室施工都不方便,特別是一期拆撐時產(chǎn)生的粉塵與噪聲,嚴(yán)重影響了病房樓病人。因此向業(yè)主建議三期采用可回收擴(kuò)大頭錨桿的支護(hù)形式。因本工程東側(cè)臨河,第一排錨桿會伸到河里,所以東側(cè)角撐不變;南側(cè)錨桿打到路下邊,做成可回收,如二院錨桿,已進(jìn)
3、行回收。二院南側(cè)剖面圖西側(cè)與已建相接,不需要圍護(hù);北側(cè)錨桿打到病房樓下邊,與常州萊蒙和張家港人防施工類似,這兩處已施工結(jié)束。常州萊蒙剖面圖(控保建筑處)本工程基坑開挖范圍內(nèi)土層主要為填土、粘土、粉質(zhì)粘土、1粉質(zhì)粘土夾粉土、粉質(zhì)粘土、坑底位于粉質(zhì)粘土層??拥滓韵峦翆又饕獮?粉土、 粉質(zhì)粘土層。擬建場地淺部填土層普遍較厚,一般在3m左右,局部深達(dá)。場地淺部分布有厚度較大的第1層夾帶的粉土薄層、第2層粉土、粉砂層,滲透系數(shù)較大。(2)剖面計算蘇州市立醫(yī)院東區(qū)門急診樓基坑支護(hù)設(shè)計方案為例:基坑普遍深度為,局部深坑處為,原方案采用SMW工法樁+兩道混凝土內(nèi)支撐?,F(xiàn)采用SMW工法樁+兩道可回收擴(kuò)大頭錨桿(
4、東側(cè)第一道為角撐),深坑處采用三道可回收擴(kuò)大頭錨桿。采用擴(kuò)大頭錨桿的圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面計算與采用支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面計算類似,采用北京理正或同濟(jì)啟明星軟件進(jìn)行計算。計算模型:以理正軟件為例:計算時,選取相應(yīng)計算類型,填寫基本信息與土層信息,支錨信息中支錨類型選擇內(nèi)撐,水平間距一般為樁間距的倍數(shù)。支錨剛度根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)附錄計算錨桿水平剛度系數(shù),一般取15MN/m,預(yù)加力取零,材料抗力為鋼絞線強(qiáng)度設(shè)計值面積根數(shù)。如采用6根鋼絞線,則為1260 139 6=1050kN。錨桿計算支錨信息支錨信息:支撐計算支錨信息計算支反力結(jié)果:第一道錨桿最大反力 第一道支撐最大反力 計算支反
5、力結(jié)果:第二道錨桿最大反力 第二道支撐最大反力 根據(jù)理正計算支反力即可計算每根錨桿所需提供抗拔力設(shè)計值。如:第一道支撐支反力為390.25kN,錨桿所需提供抗拔力設(shè)計值為:390.251.25/cos25=538kN。錨桿張拉力一般為抗拔力設(shè)計值的倍:本例中:538 1.05=564kN,取550kN。鎖定值宜取抗拔力設(shè)計值的0.5 倍:本例中為:550 0.6=330kN,取350kN。國家規(guī)程對位移控制錨桿的要求為:(1)擴(kuò)大頭應(yīng)埋置在深遠(yuǎn)的穩(wěn)定地層之中;(2)擴(kuò)大頭應(yīng)設(shè)置于較密實(shí)的砂土、粉土或強(qiáng)度較高壓縮性較低的粘性土中;(3)錨頭至擴(kuò)大頭應(yīng)全長設(shè)置為自由段。同時規(guī)范規(guī)定擴(kuò)大頭最小埋深不
6、小于7m。因此在選擇擴(kuò)大頭埋置土層時,本工程選擇粉質(zhì)粘土層,根據(jù)剖面計算結(jié)果及施工經(jīng)驗,第一道錨桿暫定24m,第二道錨桿暫定,鋼絞線選擇無粘結(jié)鋼絞線。鋼錨桿桿體的截面面積應(yīng)按下式確定: AsKtT/fy (a) 或AsKtT/fpt (b)Kt錨桿桿體的抗拉安全系數(shù),臨時性錨桿取Kt,永久性錨桿取Kt;T 錨桿的抗拔力設(shè)計值(kN),應(yīng)按相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范計算;fy、fpt鋼筋、鋼絞線的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值(kPa)。(3)錨桿桿體驗算本例中錨桿內(nèi)部配置無粘結(jié)鋼絞線,鋼絞線強(qiáng)度驗算:鋼絞線抗拔力設(shè)計值為根第一道可回收預(yù)應(yīng)力拉錨(水平間距)內(nèi)置6根鋼絞線,需要抗拔力設(shè)計值為,滿足抗拔要求。(4)擴(kuò)大頭
7、錨桿抗拔力驗算筋體與錨固段注漿體以及地層與錨固段注漿體之間的粘結(jié)安全系數(shù),應(yīng)根據(jù)錨桿破壞的危害程度和錨桿的使用年限按下表確定: 安全等級錨桿損壞的危害程度 最小安全系數(shù) 臨時錨桿 永久錨桿 危害大會構(gòu)成公共安全問題 1.8 2.2 危害較大但不致出現(xiàn)公共安全問題 1.6 2.0 危害較輕不構(gòu)成公共安全問題 1.4 2.0 擴(kuò)大頭錨桿的抗拔力值與土質(zhì)、擴(kuò)大頭埋深、擴(kuò)大頭尺寸和施工工藝有關(guān),應(yīng)通過現(xiàn)場原位基本試驗確定;無試驗資料時,可按當(dāng)?shù)仡愃茥l件的施工經(jīng)驗類比確定,或按下式計算,但實(shí)際施工時必須經(jīng)過現(xiàn)場基本試驗驗證確定。T=Tuk/K(K-錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù) ) Tuk=T1+T2+T3T
8、1=D1Ldfmg1T2=D2LDfmg2T3=/4(D2-D1 )PD Tuk錨桿極限抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值(kN);D1錨桿鉆孔直徑(mm);Ld非擴(kuò)大頭錨固段的長度(m);fmg1非擴(kuò)大頭錨固段注漿體與地層間的粘接強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa),通過試驗確定;無試驗資料時,可按規(guī)程要求取值;D2擴(kuò)大頭直徑(mm);LD擴(kuò)大頭長度(m);fmg2擴(kuò)大頭注漿體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa),通過試驗確定;無試驗資料時,可按規(guī)程要求取值;PD土體作用于擴(kuò)大頭端面上的抗力強(qiáng)度值(kPa)。式中-擴(kuò)大頭上覆土體的容重(kN/m);H-擴(kuò)大頭上覆土體的厚度(m);Ko-擴(kuò)大頭前端土體的靜止土壓力系數(shù),可由試驗確定;
9、無試驗資料時可按式Ko=1-sin計算。-擴(kuò)大頭端前土體的有效內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值;-錨桿與水平面的下傾角;KP-擴(kuò)大頭端前土體的被動土壓力系數(shù):KP=tg(45+/2); -土體的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值;C-土體的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值; Ka為擴(kuò)大頭前端土體的主動土壓力系數(shù): Ka=tg(45-/2)。 PD= ()PD= ()豎直預(yù)應(yīng)力錨桿:非豎直預(yù)應(yīng)力錨桿:江蘇省規(guī)程:-擴(kuò)大頭向前位移時反映擠脹效應(yīng)的側(cè)壓力系數(shù)。與擴(kuò)大頭端前土體的堅實(shí)程度有關(guān),可?。ǎ㎏a,對強(qiáng)度較好強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化土可取,軟土應(yīng)取。 Ka為擴(kuò)大頭前端土體的主動土壓力系數(shù)。國家規(guī)程:-對非預(yù)應(yīng)力錨桿取()Ka,對預(yù)應(yīng)力錨桿取()Ka。對強(qiáng)度較好的粘性土和較密實(shí)的砂性土可取上限值,對軟土可取下限值。通過上式計算得錨桿極限抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值為:Tuk=T1+T2=1045kNT=Tuk/K=1045/1.8=580kNT cos25=580 cos25=525kN390.25 1.25=487kN滿足要求。普遍區(qū)域第一道擴(kuò)大頭錨桿長度為26m,其中擴(kuò)頭段為,水平間距為,張拉值550kN,鎖定值350kN;第二道擴(kuò)大頭錨桿長度為27m,其中擴(kuò)頭段為,水平間距為,張拉值650kN,鎖定值400kN,與水平夾角均為25,內(nèi)部均配置無粘結(jié)鋼絞線,如下圖:深坑區(qū)域第一道擴(kuò)大頭錨桿長度為26m,其中擴(kuò)頭段為,水平間距為,張
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