锚索(杆)设计.pptx
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1、基坑支护课程正式课课程主题:锚索(杆)设计全国专业的土木设计类培训网校轩锐教育老师:灰灰老师江苏轩锐教育江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校课程主题:锚索(杆)设计课程目的:通过本课学习,掌握锚索(杆)的作用机理,受力特点,设计要点,锚索(杆)施工过程。知识点:锚索(杆)的作用机理及设计要点,江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校一、概述二、锚杆(索)类型与特点三、锚杆(索)设计四、锚杆(索)施工目录一一、概述、概述1 1、锚杆支护的作用原理、锚杆支护的作用原理锚杆是将受拉杆件的一端(锚固段)固定在稳定地层稳定地层中,另一端与工程构筑物相联结,用以承受由于土压力、水压 力等施加于构筑
2、物的推力,从而利用地层的锚固力以维持构 筑物(或岩土层)的稳定。锚杆外露于地面的一端用锚头固定。一种情况是锚头一种情况是锚头直直接附着结构上并满足结构接附着结构上并满足结构的稳定的稳定;另一种情况通过梁板、格梁板、格构或其他部件将锚头施加构或其他部件将锚头施加的应力传递于更为宽广的岩土体表 面。对于锚固作用原理的认识,可归纳为两种不同的理论。全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校一种是建立在结构工程概念上,其基本特征是“荷载 结构”模式。把岩土体中可能破坏坍塌部分的重量作为荷载由锚喷支护承担。其中锚杆支护的悬吊理论最具有代表性,该 理论要求锚杆长度穿
3、越塌落高度,把坍塌的岩石悬吊起来。这一类型理论是 1970 年代以前 发展形成的,是沿着结构工程的概念,采用结构力学的方法来论述的。土层锚杆设计主要还 是应用这类理论。对于岩层锚杆则是建立在岩体工程概念上,充分发挥围岩的自稳能力,防围岩破坏于未然。支护与适时、合理的施工步骤相结合,主要作用在于控制岩体变形和位移,改善岩体主要作用在于控制岩体变形和位移,改善岩体 应力状态,提高岩体强应力状态,提高岩体强度,使岩体与支护共同达到新的平衡稳定度,使岩体与支护共同达到新的平衡稳定。这一类型的理论,按照岩体工程概念,采用岩体力学、岩体工程地质学的方法,对岩体进行稳定性分析及锚固支护加固效果分析。该类型理
4、论从 1980 年代初逐步发展完善,更能发挥岩体自身强度高、自稳 能力好的优点。江苏轩锐教育一一、概述、概述2 2、锚杆支护的特点、锚杆支护的特点全国专业的土木设计类培训网校基坑支护基坑支护江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校二二、锚杆(索)类型与特点锚杆(索)类型与特点 ;7-;由由 ;1 1、锚杆锚杆(索索)结构结构 La-锚固段长度锚固段长度锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系,主要由锚头、自由段和锚固段组成,如图所示。(1)锚头:锚杆外端用于锚固或锁定锚杆 拉力的部件,由垫墩、垫板、锚具、保护 帽和外端锚筋组成。(2)锚固段:锚杆远端将拉力传递给稳定 地层的部分锚固深度和
5、长度应按照实际情段长度段长度5-钻孔;钻孔;-自自构构Lf结结;挡挡体体支支注浆注浆;4-8-板板;压压筋筋承承钢钢3-;具具层层锚锚自由隔离自由隔离台座;台座;2-61况计算获取,要求能够承受最大设计拉力。二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点 1 1、锚杆锚杆(索索)结构结构(3)自由段:将锚头拉力传 至锚固段的中间区段,由锚拉 筋、防腐构造和注浆体组成。(4)锚杆配件:为了保证锚 杆受力合理、施工方便而设置 的部件,如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等1-台坐;台坐;2-锚具;锚具;3-承压板承压板;4-支档结构;支档结构;5-自由隔离自由隔离 层;层;6-钻孔;钻孔;7
6、-对中支架;对中支架;8-隔离架;隔离架;9-钢绞线;钢绞线;l0-架架 线环;线环;ll-注桨体;注桨体;12-导向帽;导向帽;Lr-自由段;自由段;La-锚固段锚固段全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点1 1、锚杆锚杆(索索)结构结构全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点1 1、锚杆锚杆(索索)结构结构全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校二二、锚杆(索)类型与特点锚杆(索)类型与特点 按是否预先施加应力分为预按是否预先施加应力分为预应力锚杆应力锚杆
7、(索索)和非预应力和非预应力锚杆锚杆(索索):非预应力锚杆是指锚杆:非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力,锚固后不施加外力,锚杆处于被动受载状态;预应力锚杆是指锚杆锚固后锚杆处于被动受载状态;预应力锚杆是指锚杆锚固后 施加一定的外力,使锚杆处于主动受载施加一定的外力,使锚杆处于主动受载状态状态。预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较较 预应力锚杆与非预应力锚杆受力特性比较预应力锚杆与非预应力锚杆受力特性比较2 2、预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆预应力锚杆非预应力锚杆非预应力锚杆1、安装后能及时提供支护抗力,、安装后能及时提供支护抗力,
8、使岩体处于三轴使岩体处于三轴 应力状态应力状态1、安装后地层移动锚杆才能被动地发、安装后地层移动锚杆才能被动地发挥作用挥作用2、控制地层与结构物变形能力强、控制地层与结构物变形能力强2、控制地层与结构物变形能力、控制地层与结构物变形能力差差3、按一定密度布置锚杆,施加预应力后能、按一定密度布置锚杆,施加预应力后能在地层在地层 内形成压缩区,有利于地层稳定内形成压缩区,有利于地层稳定3、难于在地层内形成压缩区、难于在地层内形成压缩区4、预加应力后,能、预加应力后,能明显地提高潜在滑移面或岩石明显地提高潜在滑移面或岩石 软弱结构面的抗剪强度软弱结构面的抗剪强度4、仅靠杆体自身强度发挥其抗拉抗剪作用
9、、仅靠杆体自身强度发挥其抗拉抗剪作用5、张拉工序能检验锚、张拉工序能检验锚杆的承载能力杆的承载能力5、尚缺乏检验此类锚杆施工质量与承载力的有、尚缺乏检验此类锚杆施工质量与承载力的有 效方法效方法6、结构构造与施工工、结构构造与施工工艺比较复杂艺比较复杂6、结构简单,施工方便、结构简单,施工方便二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点2 2、预应力锚杆与非预应力锚杆预应力锚杆与非预应力锚杆全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点 3 3、拉力型与压力型拉力型与压力型锚杆锚杆拉力型锚杆与压力型锚杆的共性特
10、点在于工作状态时锚杆杆体均处于受拉状态,不同点在于锚杆受荷后其固定段内的灌浆固定段内的灌浆体分别处于受拉或者受压状态。从而导致锚杆杆体长期的防腐性差。但拉力型锚杆结构简单、施工方便以及具有较好的经济性,因此该类型锚杆在无特殊要求的深基坑工程中得到较为广泛的应 用,当前基坑工程中的锚杆多采用此类型锚杆。拉力型锚杆拉力型锚杆工作时,锚杆灌浆体处于受拉状态,由于灌浆体抗拉强度很小,工作状态时浆体容易出现张拉裂缝,地下水极易通过裂缝渗入锚杆内部,二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点3 3、拉力型与压力型拉力型与压力型锚杆锚杆拉力型锚索结构示意图拉力型锚索结构示意图全国专业的土木设计类培训网校
11、江苏轩锐教育江苏轩锐教育二二、锚杆(索)类型与特锚杆(索)类型与特点点 3 3、拉力型与压力型拉力型与压力型锚杆锚杆压力型锚杆工作状态灌浆体受压力型锚杆工作状态灌浆体受压,压,灌浆体不易开裂,锚杆防腐蚀性较好,可用于永久性锚固工程,而且灌浆体受压性能远优于其受拉性能,因此压力型锚杆受力性能优于拉力型锚杆,另外由于锚杆芯体与灌浆体之间采取隔离措施,为锚杆使用完毕回收锚杆芯体创造了条件。总的来看,压 力型锚杆施工工艺相对于拉力型锚杆复杂,而且造价也相对较高,一定程度限制其应 用发展,但其防腐蚀性能较好,特别是具有可锚杆芯体可回其防腐蚀性能较好,特别是具有可锚杆芯体可回收、对周边地下空间开发收、对周
12、边地下空间开发 不造成障碍的特点不造成障碍的特点,是今后基坑工程支护形式的发展应用方向之一。压力型锚索的结构图压力型锚索的结构图全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计1 1、锚杆锚杆(索)设计的一(索)设计的一般要求般要求(1)锚拉结构宜采用钢绞线钢绞线锚杆;当设计的锚杆抗拔承载力较低时,也可采用普通钢筋锚杆;当环境保护不允许在支护结构使用功能完成后锚杆杆体滞留于基坑周边地层 内时,应采用可拆芯钢绞线锚杆可拆芯钢绞线锚杆;(2)在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石土、粉土层,高液性指数的饱和粘性土层,高水压力的各类土层中,钢绞线锚杆、
13、普通钢筋锚杆宜采用套套管护壁成孔工艺管护壁成孔工艺;(3)锚杆注浆宜采用二次压力二次压力注浆工艺注浆工艺;(4)锚杆锚固段锚固段不宜设置在淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土及松散填土层内质土及松散填土层内;(5)在复杂地质条件下,应通过现场试验确定锚杆的适用性。江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计2 2、锚杆(索)锚杆的安全系数、锚杆(索)锚杆的安全系数锚杆安全系数是对锚杆的工作荷载或锚杆轴向拉力设计值而言的,即即 设计时所规定的锚杆极限状态时的承载力(锚杆轴向拉力极限值)应设计时所规定的锚杆极限状态时的承载力(锚杆轴向拉力极限值)应
14、 当是锚杆的工作荷载与安全系数的乘积当是锚杆的工作荷载与安全系数的乘积.安全系数取决于锚杆的工作年限和破坏后产生的危害程度.锚杆设计安全系数包括两种:锚固体设计安全系数锚固体设计安全系数预应力筋设计的安全系数三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计2 2、锚杆(索)锚杆的安全系数、锚杆(索)锚杆的安全系数建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012规定全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计2 2、锚杆(索)锚杆的安全系数、锚杆(索)锚杆的安全系数建筑边坡工程技术规范GB50330-2013规定全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计3 3
15、、锚杆(索)锚杆的轴向拉力标准值、锚杆(索)锚杆的轴向拉力标准值建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012规定全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计4 4、锚杆(索)设计的自由段、锚杆(索)设计的自由段(1)锚杆自由段由潜在滑移面确定。(2)锚杆自由段由潜在滑移面确定。(3)锚杆自由段长度确定必须使锚固体处于比破坏面更深更稳定的地层。全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育45 +2建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012规定:自由段长度按自由段长度按 破裂角进行破裂角进行计算;计算;三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计4 4、锚杆(索)设计的自由段、锚杆(索)
16、设计的自由段全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育0 4 4、锚杆(索)设计的自由段、锚杆(索)设计的自由段相关规范自由段构造规定:土层锚杆设计与施工规范CECS22:90规定:不宜小于5m,超过滑移面1m;岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范GB50086-2015规定:预应力锚杆自由段长度不宜小于5m;建筑边坡工程技术规范GB50330-2013规定:预应力锚杆自由段长度不宜小于5m,且应超过潜在滑移面1.5m;建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012规定:预应力锚杆自由段长度不宜小于5m,且应超过潜在滑移面1.5m;江苏轩锐教育7三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计全国专业的土木设计类培
17、训网校4 4、锚杆(索)设计的锚固段、锚杆(索)设计的锚固段锚杆(索)的锚固力也可称为锚杆(索)极限抗拔承载力。锚杆极限抗拔承杆极限抗拔承 载力极限极限抗拔承载力是指锚杆载力极限极限抗拔承载力是指锚杆 锚筋沿握裹砂浆或砂浆沿孔壁产生锚筋沿握裹砂浆或砂浆沿孔壁产生 滑移破坏时所能承受的最大临界拉滑移破坏时所能承受的最大临界拉 拔力,拔力,它可以通过破坏性拉拔试验 确定。三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计5 5、锚杆(索)设计的锚固段、锚杆(索)设计的锚固段(1)拉力型拉力型圆柱型锚杆锚固力与锚固长度计算对于圆柱型锚杆,根据锚固
18、机理,锚杆的极限锚固力可按下式计算:全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育5 5、锚杆(索)设计的锚固段、锚杆(索)设计的锚固段三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计5 5、锚杆(索)设计的锚固段、锚杆(索)设计的锚固段(2)锚杆锚杆(索)(索)与锚固砂浆间的最小握裹长度计算前面对于圆柱型锚杆的极限锚固力计算公式是基于锚固段锚杆体与周围岩土问的极限摩阻力给出的,这种公式的应用条件是锚杆破坏首先从锚固体与周围岩土 之间的界面剪切滑移,一般来讲对于土层或较软的岩石满足一般来讲对于土层或较软
19、的岩石满足这种条件。这种条件。对于坚硬的 岩层,如果锚固体与岩层问的极限摩阻力大于锚筋与锚固砂浆之间的极限握裹力,锚杆将首先从锚筋与锚固砂浆之间开始剪切破坏,此时应根据锚筋与锚固砂浆之间 的粘结强度来计算锚杆的锚固长度。极限锚固力计算公式为:式中:L锚固体长度;dg锚筋直径;qg锚筋与锚固砂浆之间的极限粘结强度。n锚筋数量;三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计5 5、锚杆(索)设计的锚固段、锚杆(索)设计的锚固段(2)锚杆锚杆(索)(索)与锚固砂浆间的最小握裹长度计算全国专业的土木设计类培训网校江苏轩锐教育江苏轩锐教育 全国专业的土木设计类培训网校三、锚杆锚杆(索)(索)设计设计6 6、锚杆锚杆(
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