使用粘结材料将其一端锚固在地层中,外端(锚头)则固定于工程结构物上的受拉杆件。岩石锚杆通过锚头锚固在工程结构物上。钢拉杆承受的拉力首先通过拉杆周边握裹力传递到粘结材料中,然后通过锚固段周边地层的摩阻力传递到锚固区稳定地层中。岩土锚杆具有可以充分利用地层自身强度和自稳能力,简化基础结构和支挡结构,减轻结构自重,受力合理,少占场地,缩短工期,降低工程造价等优点。
锚杆类型 按制作方法划分,有简易锚杆和预应力锚杆。按使用期限划分,有临时性锚杆(使用年限小于2年)和永久性锚杆(使用年限大于2年)。按锚固体形状划分,有圆柱型,端部扩大头型和连续球体型锚杆。按锚固体传力方式划分,有拉力型、压力型和剪力型锚杆。
锚杆构造 简易锚杆由锚杆和杆体组成。预应力锚杆由锚头、杆体自由段和杆体锚固段组成(图1)。锚头由螺纹端杆、螺帽和垫板组成,其作用是将锚杆固定在工程结构物上;杆体自由段是杆体不与地层相粘结的区段,其作用是对杆体施加预应力;杆体锚固段是使用粘结材料将杆体与地层相粘结的区段,其作用是将锚杆承受的力传递给地层。
锚杆设计 主要设计内容包括:确定锚杆设计承载力、锚杆布置、锚杆参数以及锚杆和工程结构物的整体稳定性验算等。
设计承载力 锚杆的极限承载力宜通过现场试验确定,没有试验条件时可以用计算方法确定。在较完整的硬质岩层中,锚杆极限承载力Tu可按公式Tu=πdLeu计算;在风化岩和土层中,锚杆极限承载力Tu可按公式Tu=πDLeτ计算;式中d为钢拉杆直径,D为锚杆钻孔直径,Le为有效锚固长度,u为水泥砂浆对钢拉杆的平均握裹力,τ为锚固段周边土层抗剪强度。极限承载力Tu除以安全系数K就求得设计承载力。
锚杆参数 锚杆的钻孔直径D根据钢拉杆的断面尺寸和灌浆管断面尺寸决定。钢拉杆断面根据锚杆设计承载力通过计算确定。锚固段长度根据锚固段地层抗拔力(或抗拉力)的需要决定,一般为3~10m;锚固段在稳定地层中应达到足够长度。自由段长度根据工程结构物与稳定地层之间的实际距离决定,但不宜小于4~5m。
锚杆布置 根据锚杆用途决定布置方式:承受拔力时,锚杆是垂直布置;承受侧向土压力(拉力)时,锚杆是倾斜布置。例如,沿挡墙面或基坑壁设置锚杆抵抗侧向土压力时,锚杆钻孔是向下倾斜,以利灌浆;根据地层条件,钻孔倾角可在10。~45。范围内选定。大直径锚杆间距不宜小于2m,小直径锚杆间距不宜小于1m,锚杆布置过密时,应考虑锚杆承载力折减问题。
锚杆和结构物的整体稳定性验算 以基坑锚杆护壁为例,整体稳定性验算可以采用图解法分析挡墙面与锚固段之间的土体稳定性。分析时,抗滑安全系数应采用不小于1.5。当计算出的抗滑安全系数小于1.5时,则应加长锚杆,重新验算。
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