锚杆与预应力锚索.pptx
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1、会计学1锚杆与预应力锚索锚杆与预应力锚索6.1 概述概述内容 6.1.1 结构的发展和适用条件 6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点 6.1.3 理论现状和存在的问题第1页/共65页6.1.1 结构的发展和适用条件结构的发展和适用条件 锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面(肋柱、面板)和锚杆组成的支挡结构,它依靠锚固在稳定岩土层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力。锚杆技术的优点是对边坡的扰动较小;预应力锚杆可控制结构的变形。近年来,锚杆技术发展迅速,在边坡支护、围岩锚定、滑坡整治、洞室加固、高层建筑基础锚固等工程中广泛应用,具有实用、安全、经济的特点。第2页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆
2、挡土墙的类型和特点 锚杆挡土墙的结构形式有:柱板式、板肋式、板壁式、格构式和垂直预应力锚杆等。(一)柱板式锚杆挡土墙 柱板式锚杆挡土墙,如图6-1所示,由肋柱、挡土板和灌浆锚杆组成,可采用拼装式,也可以就地灌注。第3页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点图6-1 两级柱板式锚杆挡土墙示意图第4页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点1、板柱式锚杆挡土墙各构件的构造(1)灌浆锚杆 灌浆锚杆俗称大锚杆,采用钻机钻孔。孔径为100150mm,孔内安放钢筋或钢丝束,用灌注水泥砂浆的方法,使其锚固于稳定的地层内。(2)肋柱 肋柱的截面多为矩形,也
3、可以设计为T型。为安放挡土板和设置锚杆孔,截面的宽度不宜小于30cm,现浇时截面高度不宜小于40cm。第5页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点(3)挡土板 墙面板可采用钢筋混凝土槽型板、空心板和矩形板。矩形板厚度一般不得小于15cm,现浇时不宜小于20cm。挡土板两端与肋柱的搭接长度不得小于10cm。(4)锚杆与肋柱的连接 当采用拼装时,锚杆和肋柱之间可采用螺栓连接或焊接短钢筋连接,现浇可采用设置弯钩的连接方式。第6页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点2、结构的特点 能争取边坡高度,减小土石方开挖和占地,节省石料。预制肋柱式锚杆挡
4、土墙因每一级墙需一次挖成,故适用于岩层比较完整、不易坍塌的地段,同时注意开挖后需及时施工。第7页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点(二)板肋式锚杆挡土墙 现浇钢筋混凝土板肋式锚杆挡土墙,由带竖肋的板和灌浆锚杆组成,竖肋可向里,也可向外,如图6-2所式。板肋式锚杆挡土墙适用于挖方地段,当开挖后边坡稳定性较差时,可采用“逆作法”施工,即开挖到一定深度,施工锚杆,绑扎钢筋,墙面板灌注混凝土;待每一层结构达到一定强度后再开挖下一层,重复各步骤。第8页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点图6-2 板肋式锚杆挡土墙示意图第9页/共65页6.1.
5、2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点(三)格构式锚杆挡土墙 格构式锚杆挡土墙由现浇网状的钢筋混凝土格架梁和灌注锚杆组成,如图6-3所示。垂直型墙面可用于稳定性和整体性较好的岩石边坡;后仰型墙面可用于各类岩石边坡和稳定性较好的土质边坡。格架内墙面根据边坡岩土条件及整体稳定状态,可采用网喷混凝土封面或绿化处理。当开挖后边坡稳定性较差时可采用“逆作法”施工。第10页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点图6-3 格构式锚杆挡土墙示意图第11页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点(四)垂直预应力锚杆挡土墙 垂直预应力锚杆挡土墙由圬工
6、墙身和预应力锚杆组成,如图6-4所示。它借助锚杆预应力对墙身施加的压力,代替墙身圬工的重量,从而减小墙身的断面尺寸。垂直预应力锚杆挡土墙具有节省圬工、造价低廉和施工简便等优点,适用于墙身所受推力较大的岩石地基和挡土墙变形需要严格控制的地段。第12页/共65页6.1.2 锚杆挡土墙的类型和特点锚杆挡土墙的类型和特点图6-4 垂直预应力锚杆挡土墙示意图第13页/共65页6.2 锚杆挡土墙设计荷载锚杆挡土墙设计荷载及内力计算及内力计算内容内容 6.2.1 锚杆挡土墙的布置原则 6.2.2 设计荷载及分布 6.2.3 肋柱的支点反力和内力计算 6.2.4 锚杆和挡土板的内力计算第14页/共65页6.2
7、.1 锚杆挡土墙的布置锚杆挡土墙的布置原则原则(一)锚杆挡土墙的布置1、锚杆挡土墙根据地形可采用单级或多级。在多 级墙上、下两级墙之间可设置平台。2、肋柱式锚杆挡墙的肋柱间距一般为23m。板肋式锚杆挡墙肋柱的间距一般为38m。格构式锚杆挡土墙的间距一般为35m。3、每级肋柱上的锚杆层数,可设计为一层或多层。为了防止出现“群锚”现象,上下排间距不宜 小于2.5m,水平间距不小于2m。第15页/共65页6.2.1 锚杆挡土墙的布置锚杆挡土墙的布置原则原则每层锚杆宜向下倾斜,锚杆轴线与水平面夹角小于10后,锚杆外端灌浆饱满度难以保证,因此夹角一般不宜小于10。由于锚杆水平抗拉力等于拉杆强度与锚杆倾角
8、余弦值的乘积,锚杆倾角过大时,有效水平拉力下降过多,同时将对锚肋作用较大的垂直分力,该垂直分力在肋柱基础设计时不能忽略,同时对施工期锚杆挡土墙的竖向稳定不利。因此,锚杆与水平面的夹角不宜大于45,一般在1035之间,便于灌浆。第16页/共65页6.2.1 锚杆挡土墙的布置原则锚杆挡土墙的布置原则(二)锚杆挡土墙设计 锚杆挡土墙设计的主要内容有:墙背土压力计算;肋柱、锚杆和挡土墙的内力计算和结构设计;肋柱底端支撑应力的验算等。第17页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布(一)根据库仑公式计算各级锚杆墙侧向土压力理论值 作用于锚杆挡土墙的墙背土压力理论值,可按库仑主动土压力计算。多级
9、锚杆挡土墙墙背的土压力当考虑上级墙对下级墙的影响时,各级墙应分别按库仑公式计算。多级锚杆挡土墙墙背对下级墙的影响,也可按延长墙背法进行简化计算。如图6-5所示。第18页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布图6-5 用库仑公式计算三级锚杆墙的图示第19页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布1、按库仑公式计算土压力2、按延长墙背法计算土压力第20页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布(二)土压力的修正计算1、建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2002)中规定坡顶无建筑物且不需进行边坡变形控制的锚杆挡土墙,其侧向土压力可按下式计算:式中:土压力修正系数
10、,应根据岩土类别和锚杆类型按表6-1采用。第21页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布 锚杆侧向土压力修正系数锚杆侧向土压力修正系数 表表6-16-1 注:当锚杆变形计算值较小时取大值,反之取小值。注:当锚杆变形计算值较小时取大值,反之取小值。锚杆类型锚杆类型岩土类别岩土类别非预应力锚杆非预应力锚杆预应力锚杆预应力锚杆土层锚杆及自由段为土层的岩石锚杆土层锚杆及自由段为土层的岩石锚杆自由段为土层自由段为岩层1.11.21.01.21.31.1第22页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布2 2、铁路路基支挡结构设计规范铁路路基支挡结构设计规范(TB 10025-2001
11、TB 10025-2001)中的规定:)中的规定:肋柱设计时,土压力的增大系数(相当于以前的附加安全系数)为肋柱设计时,土压力的增大系数(相当于以前的附加安全系数)为1.231.23,由于设计中一般并未考虑肋柱间的,由于设计中一般并未考虑肋柱间的“拱效应拱效应”,故计算挡土板的,故计算挡土板的土压力时可不考虑增大系数。土压力时可不考虑增大系数。3 3、建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002GB 50007-2002)中对边坡支挡结构土压)中对边坡支挡结构土压力计算的规定:力计算的规定:主动土压力增大系数:当边坡高度小于主动土压力增大系数:当边坡高度小于5m5m时宜
12、取时宜取1.01.0;高度为;高度为58m58m时时取取1.11.1;高度大于;高度大于8m8m时取时取1.21.2。第23页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布(三)土压力的分布 根据国内外工程实测资料,目前常按下列情况采用土压力分布图形:1、填方锚杆挡土墙和单排锚杆的土层锚杆挡土墙,或挡土墙高度较小,未采用逆作法施工,可近似按库仑理论取为三角形分布。2、对岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘土和密实、中密砂土类边坡,采用逆作法施工、柔性结构的多层锚杆挡土墙,土的侧压力分布可按图6-7、图6-8确定,图中的ehk按下式计算:第24页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布n n
13、岩质边坡:n n土质边坡:第25页/共65页6.2.2 设计荷载及分布设计荷载及分布图6-7 岩质边 坡土压力分布图图6-8 土质边 坡土压力分布图图6-9 肋柱上土压力分布(单位:m)第26页/共65页6.2.3 锚杆和挡土板的内力计算锚杆和挡土板的内力计算(一)锚杆的内力计算 锚杆按轴心受拉构件考虑。进行锚杆的内力计算,可截取肋柱的任一支点n,如图6-20所示,Rn为肋柱的支点反力。如令锚杆的轴向力为Nn,则:图图6-206-20锚杆拉力与锚杆拉力与支点反力的关系支点反力的关系第27页/共65页6.2.3 锚杆和挡土板的内力计算锚杆和挡土板的内力计算(二)挡土板的内力计算1 1、板一般为支
14、承于竖肋上的连续板、简支板或拱等构件,板一般为支承于竖肋上的连续板、简支板或拱等构件,其设计荷载按板的位置及标高处的岩土压力确定。其设计荷载按板的位置及标高处的岩土压力确定。2 2、装配式墙面板一般可按下列规定设计计算:、装配式墙面板一般可按下列规定设计计算:墙面板可按以肋柱为支点的简支板计算,其计算跨度墙面板可按以肋柱为支点的简支板计算,其计算跨度为净跨加板的两端搭接长度。墙面板的计算荷载取为为净跨加板的两端搭接长度。墙面板的计算荷载取为沿板的宽度采用与其相应土压力图示中的最大值,按沿板的宽度采用与其相应土压力图示中的最大值,按均布荷载计算。均布荷载计算。3 3、现浇的无肋柱式锚杆挡土墙和板
15、肋式锚杆挡土墙,其现浇的无肋柱式锚杆挡土墙和板肋式锚杆挡土墙,其墙面板的内力计算,可分别沿竖直方向和水平方向取墙面板的内力计算,可分别沿竖直方向和水平方向取单位宽度按连续梁计算。单位宽度按连续梁计算。第28页/共65页6.3 结构设计结构设计内容内容 6.3.1 肋柱和挡土板的结构设计(自学)6.3.2 锚杆的结构设计(重点讲述)第29页/共65页6.3.1 肋柱和挡土板的结肋柱和挡土板的结构设计构设计(一)荷载组合及荷载分项系数的确定1、根据国家现行的相关规范,支挡结构的重要性系数的取值:安全等级为一级的边坡取1.1;二、三级边坡取1.0。设计中挡土板的安全系数可取1.0。2、进行支挡结构的
16、稳定性计算时,荷载效应组合采用承载能力极限状态的基本组合,但其荷载分项系数均取1.O,组合系数应符合建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)的规定。第30页/共65页6.3.1 肋柱和挡土板的结构设计肋柱和挡土板的结构设计3、肋柱和挡土板的承载能力极限状态计算按荷载效应的基本组合,组合的形式及组合系数按建筑结构荷载规范(GB 500092001)中3.2.3条的规定。荷载分项系数一般由永久荷载效应控制,取1.35;当由可变荷载控制时,应取1.2。4、肋柱和挡土板正常使用极限状态的验算(裂缝宽度和挠度),荷载效应组合应采用正常使用极限状态的准永久组合。永久荷载产生的效应采用标准值,可变荷载
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