预应力锚杆和锚索支护技术应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,5预应力锚杆与锚索支护技术,5预应力锚杆与锚索支护技术,5.1概述,a5.1.1预应力锚杆和锚索的概念,512预应力锚索的分类与锚索基本结构,5.2预应力锚杆和铺索结构与材料,5,2,1预应力锚索与普通锚杆的区别,a52.2索体材料与结构,523其它构配件,53预应力锚索支护参数设计,(a53.1锚索作用的基本原理及其破坏形式,a53.2锚索设计,5.4预应力锚杆和锚索施工及其施工机具,a54.1预应力锚索施工程序,5,42预应力锚索施工中的一些技术问题,5,43预应力锚索施工机具,5.11预应力锚杆和锚索的概念,(1)基本概念,预应力锚杆就是施加有预应力的锚杆。如采用钢绞线、钢丝等线材作,锚杆材料,并施加预应力,则被称为描索,预应力锚固是预应力岩锚与混凝土预应力拉锚的总称,是在预应力混,基础上发展起来的一项锚固技术。它可以按照设计要求的方向,大小及锚固深度,预先对基岩或建筑物施加主动的预压应力,从而达,到加固或改善其受力条件的目的。,c所谓主动的预应力,就是在基岩或建筑物产生变形之前,就已在发挥,作用的锚固力。,a预应力锚固的结构型式各异,但均由锚孔、锚束两个部分组成。锚孔,是设置锚束的钻孔,锚束是施加颢应力的主体,锚束由锚头(又称外锚头)、锚束体(即锚束的自由段)及锚固段(又称,锚根或内锚头)等三个部分组成,今锚固段是预应力锚索的根基,是锚固在锚孔底部的非张拉段,锚头位于锚孔孔口以外,是张拉与锁定预应力的支撑部分,属非张拉段,自由段是联接锚头与锚固段的部分,承受预应力张拉所施加的全部荷载。,5.11预应力锚杆和锚索的概念,(2)锚索技术的历史,a最早是在20世纪初期(1918年)用于西里西安矿山。30年代(1934年),阿尔及利亚工程师将预应力岩石锚杆技术用于舍尔法水坝。70年代,预应力锚固技术的应用已经相当普遍,有了专门的理论、设计方法和,施工设备机具。,应用范围:在工业与民用建筑、桥梁、矿山、高陡边坡、地下洞室、,坝基、水闸墩基工程以及建筑物的维护与补强等方面已成为一种常用,的经济有效的手段,其理论与技术、工程规模都相对成熟。,我国起始于20世纪60年代,70年代后被广泛推广应用。当前,随岩士,工程规模的越来越大,国内的预应力锚固技术也达到了较高水平。,5.11预应力锚杆和锚索的概念,(3)预应力锚索的特点,a1)在高边坡基础开挖与隧洞洞脸开挖中,可增加边坡稳定,减少开挖工程量,提前进洞,大大缩短开挖工期,2)在坝基、岸坡抗滑稳定加固中,可在不抗动基岩,不影响水库运行的前提,下,提供可靠的抗滑力,3)在大坝加高、加固中,可在不放空水库、不影响坝区已有布置及水电站运,行的情况下,达到加高、加固坝体,改善坝体应力的目的,A4)可较好地修补混凝土的裂缝或缺陷,可将过大的集中荷载分散到较大的范,围内,5)可不增加自重而提高坝体或其他建筑物的抗震、抗冲击性能。预应力坝还,可以用预应力锚索代替部分混凝土压重,减少混凝士数量,改善坝体结构型式,及施工条件,从而缩短工期、降低造价,使设计断面更加合理。,c6)在大型洞室的支护中,既可以改善洞室围岩的受力条件,又能加固洞室,治理边坡、处理坍方、优化设计、方便施工,因此,在大型洞室喷锚支护中占,有越来越重要的位置,a总之,预应力锚索具有设计合理、施工简便、效益显著、经济可行等优点,这,些独特的优点,使其在国内外都得到广泛的应用,512预应力锚索的分类与锚索基本结构,令可根据锚索锚固部分的受力状态将预应力锚索分为:张拉型(拉力型)、,压力型、载荷分散型等3类,(1)张拉型锚索,张拉型锚索的锚固类似于普通端头锚國锚杆。它有两种锚固形式,即,水泥浆液、水泥砂浆或树脂的粘结式锚國与机械式锚固,a所谓张拉型锚索,就是锚索体所施,2,345678,加的预应力对砂浆、水泥浆或树脂,固结体产生张拉力作用,从而对围,岩实施主动支护作用,张拉型锚索根据张拉段是否粘结分,为全长粘结式和自由式。但全长锚铺头张拉段铺固段,结是经过端头锚固、张拉和二次注,图5-1张拉型锚索结构,浆的过程。,1-锚具:2-垫墩:3-面层结构:4-油脂,张拉型锚索结构简单,造价低。,5套管;6-锚索体;7注浆体;8对中架,512预应力锚索的分类与锚索基本结构,张拉型锚索靠锚索体对固结体的张拉作用实现锚固,因此,容易在自,由段与粘结段界面出现应力集中使锚索与固结材料发生开裂(剪裂缝,般在粘结段1m范围内出现,张拉裂缝会在1-3m的范围出现),甚,至会由此而导致整体锚索失效,(2)压力型锚索,1力里过篇(结上明的的压方直力的,而产生对围岩的约束作用;另一方面,压力型锚索的自由段套管一直,沿伸到端部压板附近,12345,ca由于浆液回结体的抗压性能要比抗拉和,抗剪性能好得多,且受力范围也更大,因此压力型锚索的受力状况要比拉力型,更好,工作更可靠,同时,这种结构可图52压力型错索结构,以一次完成全部长度的灌浆工作。,1-对中架,2-注浆体,3套管,4-端部压板,5-锚索体,512预应力锚索的分类与锚索基本结构,(3)载荷分散型锚索,a预应力作用的过分集中对回结体以及岩土体受力不利,采用在锚索孔,崇预应力分散,这样就形成,分散型锚索,a该法对隙发育或士质松软的地层非常有利可避免回笔体及岩士体,弹不是西请成的候同时,可满小加固范国内的体因受预,荷载分散型锚索可分为压力分散和拉力分散与拉压分散型等几种。,拉力分散型锚索只是将几根长短不等的锚索体,采用和拉力型锚索的结构,一样,锚固在锚孔中的不同长度位置上,使预应力分散作用于不同深度的,岩土体上,令压力分散型锚索有相同的概念,将锚索的端部压板固定在长度不同的锚索,体上,在实现压力传递预应力过程中起分散载荷的作用。,剪力分散型锚素结构是在无粘结钢绞线末端用环氧树脂粘结,然后固结在,水泥砂浆或水泥浆中,拉压交叉分散型锚索是在一根钢绞线的端部,做成拉力式锚固结构,而在,其余部分设置套管,并在套管端部位置安设承压板。锚索孔中长短不同的,锚索体采用相同结构,形成拉压分散型结构,512预应力锚索的分类与锚索基本结构,不同结构锚索长度上的应力分布是不,同的。其中拉力式锚索在受到预应力时,的应力集中最为不利;压力式锚索的最,大载荷与其比值约为2/3,分散式锚索的,内部载荷分布较之更有所改善。,521预应力锚索与普通锚杆的区别,锚索要施加高预应力,在全长范围内要区分锚固段和自由段。锚固段,是锚索受力的根基,同时也是能承受颢应力的基本条件;自由段是预应,力作用的工作段。,冷2)锚索承受更大的载荷,锚索体通常釆用高强高性能材料;对锚國力的,要求也高,一般锚固段较长,且通常是全长灌浆。,令3)锚索加固工程一般规模相对较大,服务寿命也相对较长,因此要求考,虑锚索的防腐蚀问题,为了向岩土体内传递比较高的载荷作用,在锚头部位一般设有专门的,墩座。,令5)为保证锚索或预应力锚杆在锚孔中受力合理,要使其在长度范围内能,对中就位,因此在锚索上设有对中支架。,由于锚索的施工规模相对较大,预应力和承载能力高,预应力施加要,求严格,因此施工机具和施工质量都要求有比较可靠的保证。,