巖土錨桿的設(shè)計(jì)

第三章巖土錨桿的設(shè)計(jì)第一節(jié)錨桿設(shè)計(jì)的一般要求第二節(jié)錨桿設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料第三節(jié)錨桿設(shè)計(jì)的內(nèi)容與流程第四節(jié)錨桿的設(shè)計(jì)第五節(jié)巖土邊坡工程錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算第六節(jié)基坑工程錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算第七節(jié)錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

在調(diào)查、試驗(yàn)及研究的基礎(chǔ)上，充分考慮與其使用目的相適應(yīng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和施工的可行性。確保被錨固結(jié)構(gòu)物和鄰近結(jié)構(gòu)物的安全，位移可控制在適當(dāng)范圍。永久性錨桿的使用年限應(yīng)與所服務(wù)的建筑物使用年限相同，防腐等級(jí)也應(yīng)達(dá)到相應(yīng)要求。一般均應(yīng)進(jìn)行基本試驗(yàn)。使用期2年以上按永久性錨桿進(jìn)行設(shè)計(jì)。永久性錨桿的錨固段不應(yīng)設(shè)置在下列地層：第一節(jié)錨桿設(shè)計(jì)的一般要求(2)液限

的土層(3)相對(duì)密度的土層(1)有機(jī)質(zhì)、淤泥質(zhì)土第二節(jié)錨桿設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料施工資料施工條件與周邊環(huán)境設(shè)備與工藝環(huán)保情況工期與報(bào)價(jià)資料任務(wù)書(shū)、標(biāo)書(shū)、合同等預(yù)算價(jià)目與市場(chǎng)價(jià)格表工期與進(jìn)度場(chǎng)地與勘察資料地層剖面巖土類(lèi)型、物理力學(xué)性質(zhì)地下水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料工程情況邊坡設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：錨桿配置錨桿自由段長(zhǎng)度的確定錨桿的安全系數(shù)錨桿預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)錨固體的設(shè)計(jì)錨頭設(shè)計(jì)錨桿防腐設(shè)計(jì)錨桿張拉鎖定錨桿及構(gòu)筑物的穩(wěn)定性驗(yàn)算第三節(jié)錨桿設(shè)計(jì)的內(nèi)容與流程調(diào)查計(jì)算作用于擋土墻上的側(cè)壓力錨桿布置與安設(shè)角度確定錨桿設(shè)計(jì)錨固力錨固體設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)錨桿應(yīng)力筋設(shè)計(jì)錨桿穩(wěn)定性驗(yàn)算錨桿預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)錨頭設(shè)計(jì)錨桿試驗(yàn)鄰近狀況、錨固地層位置勘察資料、施工條件錨固體形式安全系數(shù)錨固體直徑錨固地層力學(xué)性質(zhì)錨桿觀測(cè)錨桿設(shè)計(jì)流程圖永久性錨桿臨時(shí)性錨桿第四節(jié)錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的配置錨桿層數(shù)與標(biāo)高支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度與錨桿承受的荷載結(jié)構(gòu)物受力的最佳支撐點(diǎn)地層條件（錨固體所處位置）方便施工地下障礙物首層錨桿位置宜在地下4-5m錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的配置錨桿水平間距支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、承受的荷載與錨桿極限承載力一般在1.5～4.0m，并與支護(hù)樁間距協(xié)調(diào)考慮群錨效應(yīng)（a）拉力型錨桿（b）壓力型錨桿（c）群錨效應(yīng)原理示意問(wèn)題：邊坡治理可采取哪些工程措施？該圖中采取了幾種工程措施用于治理邊坡？群錨效應(yīng)的控制

適當(dāng)增加錨固段長(zhǎng)度采用不同傾角使錨固段錯(cuò)開(kāi)采用不同長(zhǎng)度自由段,使錨固段錯(cuò)開(kāi)適當(dāng)折減錨桿極限抗拔力錨桿傾角錨桿作用力方向與錨桿軸線(xiàn)方向一致最有利考慮鄰近狀況錨固體地層位置施工方法對(duì)基坑工程而言，傾角過(guò)大會(huì)產(chǎn)生較大垂直分力，水平力減小一般錨桿按小于450傾角設(shè)計(jì)，最好在130～350范圍注意錨桿傾角在-100～100范圍，灌漿材料硬化時(shí)產(chǎn)生的殘余漿渣及灌漿料的泛漿會(huì)影響錨桿承載力。錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的配置自由段錨固段外錨段基底主動(dòng)滑動(dòng)面擋土樁腰梁土層錨桿結(jié)構(gòu)示意圖錨固體桿體錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的自由段

錨桿自由段由潛在滑移面確定。錨桿自由段長(zhǎng)度過(guò)小，會(huì)使錨桿的抗拔力減小。錨桿自由段長(zhǎng)度確定必須使錨固體處于比破壞面更深更穩(wěn)定的地層。

相關(guān)規(guī)范規(guī)定：《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》CECS22:90規(guī)定：不宜小于5m，超過(guò)滑移面1m；《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001規(guī)定：預(yù)應(yīng)力錨桿自由段長(zhǎng)度不宜小于5m；《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002規(guī)定：預(yù)應(yīng)力錨桿自由段長(zhǎng)度不宜小于5m，且應(yīng)超過(guò)潛在滑移面；《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99規(guī)定：自由段長(zhǎng)度按破裂角進(jìn)行計(jì)算；錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的安全系數(shù)錨桿安全系數(shù)是對(duì)錨桿的工作荷載或錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值而言的，即設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的錨桿極限狀態(tài)時(shí)的承載力（錨桿軸向拉力極限值）應(yīng)當(dāng)是錨桿的工作荷載與安全系數(shù)的乘積.安全系數(shù)取決于錨桿的工作年限和破壞后產(chǎn)生的危害程度.錨桿設(shè)計(jì)安全系數(shù)包括兩種：錨固體設(shè)計(jì)安全系數(shù)預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)的安全系數(shù)錨桿設(shè)計(jì)的安全系數(shù)取值預(yù)應(yīng)力錨桿錨固體設(shè)計(jì)的安全系數(shù)：錨桿破壞后危害程度最小安全系數(shù)服務(wù)年限≤2年服務(wù)年限>2年危害輕微，不會(huì)構(gòu)成公共安全問(wèn)題危害較大，但公共安全無(wú)問(wèn)題危害大，會(huì)出現(xiàn)公共安全問(wèn)題1.41.61.81.82.02.2

預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)的安全系數(shù)：多數(shù)國(guó)家規(guī)定不小于1.67，即設(shè)計(jì)荷載不大于抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的60%

我國(guó)一般規(guī)定：臨時(shí)性1.6，永久性1.8錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度在15m以?xún)?nèi)的短錨桿或較短錨桿，無(wú)論預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力的，均可使用普通鋼筋或高強(qiáng)度的精軋螺紋鋼筋.長(zhǎng)度大于15m及設(shè)計(jì)承載力較高的預(yù)應(yīng)力錨桿，應(yīng)優(yōu)先選用鋼絞線(xiàn)或鋼絲.抗拉強(qiáng)度比鋼筋高達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的延伸量比鋼筋大得多使用鋼絞線(xiàn)，錨桿出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失的現(xiàn)象較少錨桿預(yù)應(yīng)力筋橫截面積的計(jì)算：K——安全系數(shù)Nt——錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值

——桿體的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

——預(yù)應(yīng)力筋的截面積錨桿預(yù)應(yīng)力筋規(guī)格與強(qiáng)度符號(hào)熱軋鋼筋符號(hào)種類(lèi)熱處理鋼筋鋼絞線(xiàn)普通鋼筋。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值種類(lèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋錨桿的設(shè)計(jì)——錨固體設(shè)計(jì)1.拉力型錨桿的圓柱狀錨固體

錨桿極限抗拔力錨固段長(zhǎng)度——安全系數(shù)——錨固段長(zhǎng)度——錨固體直徑——單根鋼筋或鋼絞線(xiàn)直徑——鋼筋或鋼絞線(xiàn)根數(shù)——錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值——錨固體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度——灌漿體與桿體間的粘結(jié)強(qiáng)度——灌漿體與桿體間的粘結(jié)強(qiáng)度降低系數(shù)錨桿的設(shè)計(jì)——錨固體設(shè)計(jì)2.

拉力型錨桿的擴(kuò)體型錨固體砂土中擴(kuò)體型錨桿極限抗拔力——安全系數(shù)——錨固段長(zhǎng)度——巖土的重力密度——擴(kuò)體上覆的地層厚度——錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值——錨固體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度錨桿的設(shè)計(jì)——錨固體設(shè)計(jì)2.

拉力型錨桿的擴(kuò)體型錨固體粘土中擴(kuò)體型錨桿極限抗拔力——安全系數(shù)——錨固段長(zhǎng)度——地層不排水抗剪強(qiáng)度——錨固力因子，取9.0——錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值——錨固體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度錨桿的設(shè)計(jì)——錨固體設(shè)計(jì)3.壓力型錨桿的擴(kuò)體型錨固體

錨固體承壓面積錨固體長(zhǎng)度錨固體直徑——單元錨桿數(shù)——錨固段尺寸——單元錨桿承載體與灌漿體接觸面積——錨桿的總承載力——錨固段灌漿體局部受壓時(shí)強(qiáng)度提高系數(shù)，——錨固段灌漿體受壓時(shí)側(cè)向地層約束力作用的抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)，試驗(yàn)確定——灌漿體軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值——各單元灌漿體與地層的粘結(jié)強(qiáng)度錨桿的設(shè)計(jì)——錨頭設(shè)計(jì)錨頭是均衡地向錨桿體傳遞外力的主要部件。錨頭通常由錨具、承壓板和臺(tái)座組成。錨頭一般形式有：錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的防腐設(shè)計(jì)1.一般要求：應(yīng)按錨桿的使用年限、錨桿所處環(huán)境的腐蝕程度及錨桿破壞后果等因素確定防腐類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)。錨桿防腐的有效期應(yīng)當(dāng)?shù)扔阱^桿的有效期。錨桿在其全部自由長(zhǎng)度上必須能夠自由移動(dòng)，錨桿試驗(yàn)與加荷時(shí)所有荷載都能由自由段傳到錨固段。錨桿的防護(hù)設(shè)施必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，在錨桿加荷時(shí)不致破壞。錨桿及其防護(hù)系統(tǒng)在制作、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中不應(yīng)受到破壞。防護(hù)系統(tǒng)的材料在預(yù)料的工作環(huán)境內(nèi)保持不開(kāi)裂、不變脆或成為流體；具有化學(xué)穩(wěn)定性，不與相鄰材料發(fā)生反應(yīng)，并保持其抗?jié)B性。錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的防腐設(shè)計(jì)2.環(huán)境侵蝕性：PH<4.5電阻率<2000Ω.cm出現(xiàn)硫化物出現(xiàn)復(fù)雜電流或造成對(duì)其他地下混凝土結(jié)構(gòu)的化學(xué)侵蝕3.錨桿的防護(hù)類(lèi)型與等級(jí)一級(jí)防護(hù)：雙層防腐保護(hù)，預(yù)應(yīng)力筋全長(zhǎng)均有套管二級(jí)防護(hù)：?jiǎn)螌臃栏Ｗo(hù)，錨固段預(yù)應(yīng)力筋僅用灌漿防腐錨桿的防腐保護(hù)決策圖錨桿使用壽命臨時(shí)（<24月）永久（>24月）地層侵蝕性有侵蝕無(wú)侵蝕二級(jí)防護(hù)無(wú)防護(hù)地層侵蝕性未知或有侵蝕無(wú)侵蝕一級(jí)防護(hù)嚴(yán)重破壞后果一級(jí)防護(hù)不嚴(yán)重地方價(jià)格增量便宜

昂貴一級(jí)防護(hù)二級(jí)防護(hù)錨桿的防腐保護(hù)要求防護(hù)等級(jí)錨桿類(lèi)型錨頭自由段錨固段拉力型壓力型拉力型一級(jí)二級(jí)

過(guò)度管若暴露在空氣中需加錨具罩

注入油脂的護(hù)套

外套注入水泥漿的光滑塑料管注入水泥漿的波紋管無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)與灌漿灌漿

無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)或外套注入水泥漿的光滑塑料管注入油脂的護(hù)套

過(guò)度管若暴露在空氣中需加錨具罩

過(guò)度管若暴露在空氣中需加錨具罩拉力型錨桿一級(jí)防護(hù)構(gòu)造拉力型錨桿二級(jí)防護(hù)構(gòu)造可重復(fù)張拉錨桿的錨頭防護(hù)構(gòu)造錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的張拉鎖定影響錨桿初始張拉力的因素地層徐變鋼質(zhì)桿體的松弛套管與桿體鋼材的摩擦地層內(nèi)部粘性土層的壓密預(yù)應(yīng)力筋材錨固時(shí)的定位錨桿的變形錨桿變形組成：桿體自由段的彈性伸長(zhǎng)、錨固體與地層間的剪切變形錨桿變形一般由試驗(yàn)確定，摩擦型可按下式估算：摩擦型錨桿的變形量估算——施加于錨桿上的拉力——錨固體直徑——變形量——地層抗剪切系數(shù)——錨固自由段長(zhǎng)度——錨固段長(zhǎng)度——錨固體橫截面積——錨桿桿體橫截面積——錨固體彈性模量——錨桿桿體彈性模量——錨桿灌漿體彈性模量——錨桿灌漿體橫截面積錨桿的設(shè)計(jì)——錨桿的張拉鎖定錨桿初始張拉力（鎖定荷載）值：巖體加固與邊坡抗滑錨固，因巖體松散而施加的預(yù)應(yīng)力或加固地基和抵抗下滑力而設(shè)置的錨桿，以拉力設(shè)計(jì)值（工作荷載）作為鎖定荷載。結(jié)構(gòu)物背面地層為松散土層，一般情況鎖定荷載為設(shè)計(jì)拉力設(shè)計(jì)值的0