14常用预应力锚索的结构受力特点和适用条件

边坡加固中锚索选型的误区常用预应力锚索的结构、受力特点和适用条件刘玉堂总参工程兵科研三所教授级高工中国岩土锚固工程协会副理事长前言1锚索在我国应用和发展的三个特征（1）由单个工程的被动应用发展到主动设计（2）锚索逐步替代锚固桩或锚固洞，应用广泛（3）锚索类型众多，选用失当2锚索的共性与特性一全长粘结型预应力锚索1．全长粘结型预应力锚索的结构二次注浆全长粘结型预应力锚索2．为全长粘结锚索正名观点：没有防护,只能用于临时支护(1)不符合我国40多年来应用锚索的基本事实(2)不符合国际预应力协会对破坏锚索锚索的调查结果(3)不符合我国的研究结果(4)多年前钢筋混凝土中的钢筋3全长粘结锚索的防护原理自然状态下钢铁被氧化，表面生成氧化铁钢铁在PH≥11的碱性环境中，钢铁氧化后将在钢铁表面形成均匀而连续的Fe2O3薄膜，它的厚度大约是100纳米，结晶形式是r-Fe2O3，属于尖晶石结构，就是保护钢铁不锈蚀的钝化膜硅酸盐水泥拌制的砼和浆液PH≥11，恰巧满足r-Fe2O3的生成条件；锚索施工应全部选用硅酸盐水泥4．全长粘结预应力锚索的受力特点(1)长期使用中不能调节锚索的拉力(2)能最大限度的调动岩体的自承能力,控制岩体变形能力大(3)全长粘结锚索有受力的局部性(4)用其加固的结构极限承载力高(5)张拉时锚固段的浆体易拉裂5．全长粘结预应力锚索的适用条件（1）作为永久锚索时的要求第一营造锚索表面可形成钝化膜的环境第二长期使用中不得破坏钝化膜（2）不宜采用的情况岩体变形较大需要随时调整锚索拉力大小时；观测锚索；近海地区及腐蚀性地层在这些条件下要使用锚索，应选择无黏结锚索。二压力分散型锚索1.压力分散型锚索产生的背景注浆承压板无粘结钢绞线P锚2.压力分散型锚索的结构工程中已应用的压力分散型锚索有两种。第一种，承压板式压力分散型锚索承压板式压力分散型锚索承压板挤压套无粘结钢绞线第二种，可拆除式压力分散型锚索永久性压力分散型锚杆1—锚具；2—垫座；3—钻孔，4—隔离环；5—无粘结钢绞线；6—承载体；7—水泥浆体；;8—注浆管；9—保护罩L1、L2、L3、L4—1、.2、3、4单元锚杆的锚固段长度；Lf—4单元锚杆的自由段长度。3.压力分散型锚索的优点（1）锚固段注浆体承受压力，受力合理（2）承压板分散布置在钻孔深度的不同部位，锚固段注浆体体受力较均匀（3）锚索的单孔设计承载力可以很大4．压力分散型锚索的缺点（1）施工时操作繁琐（2）调整锚索的预应力不方便（3）长期工作中锚索各根钢绞线受力不均匀（4）不能做锚索的性能试验和极限承载力试验5.压力分散型锚索不宜作为永久锚索使用岩土加固中永久性锚索有两种用途:一种是观测锚索，它不能反映我们最关心的应力最大的构件的受力状态一种是工程加固锚索,长期工作中同一根锚索各根钢绞线受力不等,最短的一根将首先拉断,或者处于不等应力下工作三拉力型非粘结锚索拉力型非粘结锚索的结构波纹管注浆体束线环隔离支架端盖对中支架垫板垫墩油脂防护帽永久性拉力型非粘结锚索端盖隔离支架束线环对中支架注浆体锚固段双层波纹管非粘结型锚索外锚具的防护2．施工中要注意的问题（1）锚固段钢绞线的清洗（2）锚索组装（3）隔离防护层的保护与修补（4）锚具要选用可调整预应力的（5）锚具的防护应用专门的防护帽3.拉力型无粘结锚索的特点（1）外锚头必须长期妥善保护（2）对围岩的变形适应能力强（3）可根据需要随时调整锚索拉力的大小（4）抗动载性能好。4.适用环境可用作观测锚索；适用于大变形岩体加固；适用于腐蚀性地层及杂散电流密集区的岩体加固。四拉力分散型预应力锚索1．拉力分散型预应力锚索结构拉力分散型锚索锚固段结构2．施工3．拉力分散型锚索的特点五拉压复合型预应力锚索1．拉压复合型预应力锚索结构拉压复合型锚索锚固段结构2．施工要点永久型分散拉压复合型锚索结构3特点（1）锚固段的受力合理（2）锚固段利用率高、（3）拉和压两部分岩体变形要协调Lc)拉压复合型b)压力型a)拉力型τττLL图10三种锚索锚固段剪应力分布六可回收锚索1.可回收锚索结构,锚索界出现三种:U型结构,组成锚索的钢绞线必需是偶數可撤锚具型挤压套型1.可回收锚索结构2.施工3.受力特点可回收锚索a)b)七均匀压力型锚索均匀压力型和均匀拉力形锚索仍处于研究和实验阶段八屈服锚索1.屈服锚索的受力特性屈服锚索有两个技术指标，一是屈服力，二是屈服量屈服锚索受力特性曲线伸长锚索拉力2．在受动载作用的洞室加固中的作用提高新建国防工程的抗力提高既有国防工程的抗力等级;各种矿藏的开采要用爆破，巷道和地下洞室会遇到高地压和采矿爆破的双重影响，屈服锚索也有广泛的应用前景。3.在地下洞室中的支护作用围岩压力与围岩变形的关系围岩变形u围岩压力PABCPmin4.在高大边坡加固中的作用需要调整锚索预应力的工程,如果安装屈服锚索,即可省去调整锚索拉力的工序。5.在高地震区抗震工程的加固作用采矿中炸药的爆炸，国防工程中炮炸弹的爆炸，地震中的地层错动，对建筑物的破坏都是由于它们引起了建筑物附近岩土体的运动，区别仅在于震源。结语（1）对无腐蚀地层,应当选用全长粘结预应力锚索；（2）对腐蚀性地层’大变形地层及长期观测锚索,应选用拉力型无粘结锚索；（3）对遭受动载作用的地层岩层加固,应选用屈服锚索(杆)；（4）对于张拉段长度不等的各种锚索不宜用作永久锚索。