锚杆设计方案doc.docx
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锚杆设计方案doc
锚杆选择
3.1.1锚杆形式与材料选择
锚杆的形式应根据锚杆锚固段所处部位的岩土层类型、工程特征、锚杆承载
力大小、锚杆材料和长度、施工工艺等条件。
按表()进行选择。
表()锚杆选型
锚杆
特征
锚杆承载
锚杆
应力
材料
力设计值
长度
备
注
锚固型式
状况
(kN)
(m)
锚杆类别
锚杆超长时,施
钢筋(Ⅰ、
<450
<16
非预应力
工安装难度较
Ⅱ级)
大
土层锚杆
钢绞线
锚杆超长时施
450~800
>10
预应力
高强钢丝
工方便
精轧螺纹
杆体防腐性好,
400~800
>10
预应力
钢筋
施工安装方便
锚杆超长时,施
钢筋(Ⅰ、
<450
<16
非预应力
工安装难度较
Ⅱ级)
大
岩层锚杆
钢绞线
锚杆超长时施
500~3000
>10
预应力
高强钢丝
工方便
精轧螺纹
预应力或
杆体防腐性好,
400~1100
>10
钢筋
非预应力
施工安装方便
根据边坡设计规范要求选择预应力土层锚杆。
材料为钢绞线高强钢丝,锚杆
承载力设计值450——800(kN),锚杆长度>10(m)。
3.1.2钢绞线种类的选择
锚杆总长度应为锚固段、自由段和外锚段的长度之和,并应满足下列要求:
1锚杆自由段长度按外锚头到潜在滑裂面的长度计算;预应力锚杆自由段长度应不小于5m,且应超过潜在滑裂面;
2锚杆锚固长度应按式()、()进行计算,并取其中大值。
同时,土层锚杆的锚固长度不应小于4m,且不宜大于10m;当计算锚固段长度超过上述数值时,应采取改善锚固段岩体质量、改变锚头构造或扩大锚固段直径等技术措施,提高锚固力。
表()钢绞线抗拉、抗压强度设计值(N/mm2)
二股
三股
钢
绞
七股
线
抗拉强度设计值
抗压强度设计值
种
类
(fy或fpy)
(fy或fpy)
fptk=1720
1170
360
fptk=1720
1170
360
fptk=1860
1260
fptk=1820
1240
(fptk=1770)
(1200)
fptk=1720
1170
360
(fptk=1670)
(1130)
(fptk=1570)
(1070)
(fptk=1470)
(1000)
锚杆设计计算
3.2.1锚杆轴向拉力标准值和设计值的计算
Nak
Htk
cos
NaQNak
式中Nak——锚杆的轴向拉力标准值(kN);
Na——锚杆的轴向拉力设计值(kN);
Htk——锚杆所受水平拉力标准值(kN);
——锚杆倾角(0)。
此处取25;
Q——荷载分项系数,取,当可变荷载较大时应按现行荷载规范确定。
3.2.2锚杆轴向拉力标准值和设计值的计算
As
0Na
2fy
式中As——锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积(m2);
2——锚筋抗拉力工作条件系数,永久性锚杆取,临时性取。
此处取;
1——边坡工程重要性系数;
fy,fpy——锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值(kPa)。
3.2.3锚杆锚固体与地层的锚固长度的确定
锚杆锚固体与地层的锚固长度应满足下式要求:
Nak
la
1Dfrb
式中la——锚固段长度(m);尚应满足构造要求;
D——锚固体直径(m);
frb——地层与锚固体粘结强度特征值(kPa),应通过试验确定,当无试验
资料时可按表()取值;
1——锚固体与地层粘结工作条件系数,对永久性锚杆取,对临时性锚杆取。
此处取。
表()岩石与锚固体粘结强度特征值
岩石类别frb值(kpa)岩石类别frb值(kpa)
极软岩135~180较硬岩550~900
软岩180~380坚硬岩900~1300
较软岩380~550
注:
1表中数据适用于灌浆强度等级为M30;
2表中数据仅适用于初步设计,施工时应通过试验检验;
3岩体结构面发育时,取表中下限值;
4表中岩石类别根据天然单轴抗压强度
fr划分:
fy5Mpa为极软岩,
5Mpa
fy
15Mpa为软岩,15Mpafy30Mpa为较软岩,
30Mpa
fy
60Mpa为较硬岩,fy
60Mpa为坚硬岩。
此处取fy400kPa
3.2.4锚杆钢筋与锚固沙浆间的锚固长度
锚杆钢筋与锚固沙浆间的锚固长度应满足下式要求:
0Na
la
3nDfb
式中la——锚杆钢筋与锚固沙浆间的锚固长度(m);
d——锚杆钢筋直径(m);
n——锚筋(钢绞线)根数;
1——边坡工程重要性系数;
fb——钢筋与锚固沙浆间的粘结强度设计值(MPa),应由试验确定,当缺乏试验资料时可按表()取值;
3——钢筋与沙浆间的粘结强度工作条件系数,对永久性锚杆取,对临时性锚杆取。
此处取。
锚固体长度由式(),()中较大值确定
表()钢筋钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值fb(Mpa)
水泥浆或水泥砂浆强度等级
锚杆类型
M25M30M35
水泥砂浆与螺纹钢筋间
水泥砂浆与钢绞线高强钢丝间
注:
1当采用两根钢筋点焊成束的作法时,粘结强度应乘折减系数;
2当采用三根钢筋点焊成束的作法时,粘结强度应乘折减系数;
3成束钢筋的根数不应超过三根,钢筋截面总面积不应超过锚孔的
20%。
当锚固段钢筋和注浆材料采用特殊设计,并经试验验证锚固效果良好时,可适当增加锚杆钢筋用量。
锚杆原材料
3.3.1锚固工程原材料性能应符合现行有关产品标准的规定,应满足设计要求,方便施工,且材料之间不应产生不良影响。
3.3.2灌浆材料性能应符合下列规定:
1水泥宜使用普通硅酸盐水泥,必要时可采用抗硫酸盐水泥,其强度不应低
于;
2砂的含泥量按重量计不得大于3%,砂中云母、有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质的含量按重量计不得大于1%;
3水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质,不得使用污水;
4外加剂的品种和掺量应由试验确定;
5浆体配制的灰砂比宜为,水灰比宜为;
6浆体材料28d的无侧限抗压强度,用于全粘结型锚杆时不应低于25MPa,用于锚索时不应低于30MPa。
3.3.3锚杆杆体材料的选用应符合规范要求,不宜采用镀锌钢材。
3.3.4锚具及其使用应满足下列要求:
1锚具应由锚环、夹片和承压板组成,应具有补偿张拉和松弛的功能;
2预应力筋用锚具和连接锚杆的部件,其承载能力不应低于锚杆杆体极限承载力的95%;
3预应力筋用锚具、夹具及连接器必须符合现行行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85的规定。
3.3.5套管材料应满足下列要求:
1具有足够的强度,保证其在加工和安装过程中不致损坏;
2具有抗水性和化学稳定性;
3与水泥砂浆和防腐剂接触无不良反应。
3.3.6防腐材料应满足下列要求:
1在锚杆使用年限内,应保持耐久性;
2在规定的工作温度内或张拉过程中不得开裂、变脆或成为流体;
3应具有化学稳定性和防水性,不得与相邻材料发生不良反应。
3.3.7隔离架、导向帽和架线环应由钢、塑料或其他对杆体无害的材料组成,不得使用木质隔离架。
计算过程
3.4.1BK112+137-177路段锚杆依照BK112+157断面设计:
锚杆所受水平拉力标准值:
HtkPcos1389.90cos16
374.80(kN)
锚杆轴向拉力的标准值:
Nak
Htk
374.80
413.54(kN)
cos
cos25
锚杆轴向拉力的设计值:
NaQNak
1.3413.54537.6(kN)
锚杆预应力钢绞线的最小截面积:
As
0Na
1.00
537.6
6.66104(m2)
2fy
0.691170103
锚杆预应力钢绞线的根数:
As
6.6610
n
2
d
0.015
4
4
4
23.77
取n=4
锚杆锚固体与地层的最小锚固长度:
Nak
413.54
la地
2.53(m)
1Dfrb1
0.13400
锚杆预应力钢绞线与锚固砂浆的最小锚固长度:
0Na
1537.6
la砂
0.64
1.61(m)
3ndfb
0.0152950
根据规范要求,锚杆锚固段长度应取la地与la砂中的最大值;同时,规范规定岩石锚杆的锚固长度不应小于3m,
因此锚杆锚固段长度la3m
3.4.2BK112+177-227路段锚杆依照BK112+197断面设计:
锚杆所受水平拉力标准值:
HtkPcos2378.04cos28333.79(kN)
锚杆轴向拉力的标准值:
Nak
Htk
333.79
368.30(kN)
cos
cos25
锚杆轴向拉力的设计值:
Na
QNak
1.3
368.30
478.78(kN)
锚杆预应力钢绞线的最小截面积:
As
0Na
1.00
478.78
5.93104(m2)
2fy
0.69
1170
103
锚杆预应力钢绞线的根数:
n
As
5.9310
4
3.36
d
2
0.0152
4
4
取n=4
锚杆锚固体与地层的最小锚固长度:
la地
Nak
368.30
Dfrb
1
2.25(m)
1
0.13400
锚杆预应力钢绞线与锚固砂浆的最小锚固长度:
0Na
1478.78
la砂
1.44(m)
3ndfb0.64
0.0152950
根据规范要求,锚杆锚固段长度应取la地与la砂中的最大值;同时,规范规定岩石锚杆的锚固长度不应小于3m,
因此锚杆锚固段长度la3m
3.4.3BK112+227-277路段锚杆依照BK112+257断面设计:
锚杆所受水平拉力标准值:
HtkPcos3729.02cos23671.07(kN)
锚杆轴向拉力的标准值:
Htk
671.07
Nak
740.44(kN)
cos
cos25
锚杆轴向拉力的设计值:
NaQNak
1.3740.44962.57(kN)
锚杆预应力钢绞线的最小截面积:
As
0Na
1.00
962.57
11.92104(m2)
2fy
0.69
1170103
锚杆预应力钢绞线的根数:
As
11.9210
n
2
d
0.015
4
4
4
26.75
取n7
锚杆锚固体与地层的最小锚固长度:
Nak
740.44
la地
4.53(m)
1Dfrb1
0.13400
锚杆预应力钢绞线与锚固砂浆的最小锚固长度:
0Na
1962.57
la砂
1.65(m)
3ndfb0.64
0.0152950
根据规范要求,锚杆锚固段长度应取la地与la砂中的最大值;同时,规范规定岩石锚杆的锚固长度不应小于3m,且不宜大于45D和6.5m,
因此锚杆锚固段长度lala地4.53m4.53m
锚杆的张拉
3.5.1预应力锚杆的张拉与索定应符合的规定
1锚杆张拉宜在锚固强度大于20MPa并达到设计强度的80%后进行体
2锚杆张拉顺序应避免相近锚杆相互影响;
3锚杆张拉控制应力不已超过倍钢筋或钢绞线的强度标准值;
4宜进行超过锚杆设计预应力值倍的超张拉,预应力保留值应满足设计要求。
3.5.2锚杆张拉力Nc的确定
按3.5.1的规定确定的锚杆超张拉力为:
N
c1
1.10
N
a1
(kN)取N
c1
(kN)
591.36
600
N
c21.10
N
a2
(kN)取N
c2
(kN)
526.66
530
N
c3
1.10
N
a3
(kN)取N
c3
(kN)
1058.83
1060
锚杆张拉控制应力保留值不宜超过倍钢筋或钢绞线的强度标准值。
即:
con0.65fptk
0.651720
1118(N/mm2)
Nc1,Nc2,Nc3con,所以锚杆的张拉力均满足要求。
锚头的设计
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