压力分散型锚索抗拔力张拉计算表(适用于2单元4束锚索)
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压力分散型锚索施工中最重要的一环就是锚索的张拉。
本文通过浦南高速公路压力分散型锚索施工的实例对锚索的张拉施工工艺进行探讨和研究。
关键词:锚索张拉研究1 概述压力分散型锚索的施工工序主要包括:施工准备→锚孔钻造→锚筋制安→锚孔注浆→框架梁施工→锚索张拉锁定→锚孔封锚。
其中最重要的一个环节就是锚索张拉锁定。
锚索的张拉锁定工序可分为差异荷载增量和理论伸长量的计算及现场超张拉、锁定工作。
2 差异荷载增量和理论伸长量的计算2.1 计算公式简介因压力分散型锚索各单元长度长短不一,故必须先计算各单元差异伸长量和差异荷载增量,其计算公式(以三单元共六束压力分散型锚索为例)如下:差异伸长量:ΔL1-2=ΔL1-ΔL2, ΔL2-3=ΔL2-ΔL3ΔL1=(σ/E)*L1, ΔL2=(σ/E)*L2, ΔL3=(σ/E)*L3,σ=P/A差异荷载增量:ΔP1=(E*A*ΔL1-2/L1)*2ΔP2=[(E*A*ΔL2-3/L2)+ (E*A*ΔL2-3/L1)]*2其中:L1,L2,L3---分别为第一、二、三单元锚索的长度,且L1>L2>L3;ΔL1, ΔL2, ΔL3---各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的伸长量;ΔL1-2,ΔL2-3---各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的差异伸长量;σ---给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下钢绞线束应力;P---给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下单根钢绞线束荷载;A---单根钢绞线束的截面面积;E---钢绞线的弹性模量;ΔP1,ΔP2---分布差异张拉之第一、第二步级张拉荷载增量。
XXX工程预应力锚索张拉计算书计算人:审核人:审批人:XXXXXX项目经理部概述压力分散型锚索的施工工序主要包括:施工准备→锚孔钻造→锚筋制安→锚孔注浆→框架梁施工→锚索张拉锁定→锚孔封锚。
其中最重要的一个环节就是锚索张拉锁定。
锚索的张拉锁定工序可分为差异荷载增量和理论伸长量的计算及现场超张拉、锁定工作。
一、计算公式简介因压力分散型锚索各单元长度长短不一,故必须先计算各单元差异伸长量和差异荷载增量,其计算公式如下:差异伸长量:ΔL1-2=ΔL1-ΔL2, ΔL2-3=ΔL2-ΔL3ΔL1=(σ/E)*L1, ΔL2=(σ/E*)L2, ΔL3=(σ/E)*L3, σ=P/A差异荷载增量:ΔP1=(E*A*ΔL1-2/L1)*2ΔP2=[(E*A*ΔL2-3/L2)+ (E*A*ΔL2-3/L1)]*2其中:L1,L2,L3---分别为第一、二、三单元锚索的长度,且L1>L2>L3;ΔL1, ΔL2, ΔL3---各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的伸长量;ΔL1-2,ΔL2-3---各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的差异伸长量;σ---给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下钢绞线束应力;P---给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下单根钢绞线束荷载;A---单根钢绞线束的截面面积;E---钢绞线的弹性模量;ΔP1,ΔP2---分布差异张拉之第一、第二步级张拉荷载增量。
锚索张拉时的实际伸长值ΔL(mm)为:ΔL=ΔL1+ΔL2ΔL---锚索实际伸长值(mm)ΔL1---从初应力至最大张拉力间的实测伸长值(mm);ΔL2---初应力以下的推算伸长值(mm),可采用相邻级的伸长值。
二、26米预应力锚索张拉(4孔6索)计算:1、已知条件:锚索长:26m, 锚固长:10m设计拉力500KN, A=140mm2, E=195(取均值),P=83.33KN, L1=22.67m , L2=19.33m,L3=16.00m。
取值1-1剖面设锚处每孔锚索或锚杆承担的滑坡推力设计值F n (kN)83.6滑动面内摩擦角φ(°)15锚索或锚杆与滑动面相交处,滑动面与水平面夹角α(°)20锚索或锚杆与水平面的夹角β(°)2098.26522锚索或锚杆轴向拉力设计值Nt(kN)109.2锚筋抗拉强度设计值fy(KPa)330000结构重要性系数γ0 1.1锚索或锚杆抗拉工作系数ξ2,0.69计算每孔锚索钢绞线或锚杆总面积As(mm²)527.5计算每孔锚索钢绞线或锚杆根数n2.91单根钢绞线或钢筋公称面积A (mm ²)181.5单根钢绞线或钢筋公称直径d (mm )15.2选用钢绞线或锚杆根数1锚固体直径d h (mm)90锚索与水泥砂浆粘结强度设计值f b (KPa )2400钢筋与砂浆粘结工作条件系数ξ30.6锚固段长度L SA (m)0.15锚索锚固段为枣核状时,Lsa(m)1.75锚固体与锚孔孔壁粘结强度特征值f rb (kPa)200锚固体与地层粘结工作条件系数ξ11锚固段长度Lm (m ) 1.93锚 索 或 锚 杆 计 算 表锚索或锚杆轴向拉力设计值Nt(kN)锚索或锚杆与水泥砂浆粘结强度,确定锚固段长度L sa (m)按锚固体与锚孔孔壁的粘结强度,确定锚固段长度L m (m)数据名称竖向间距l a 排数取值取值362-2剖面3-3剖面74073615150.26179920200.34906620200.349066788.6784.6126000012600001.1 1.10.690.69997.7992.789.67.27.189.6139.0139.015.215.288170170295029500.60.61.12 1.121.28 1.28200200117.387.35表度L sa (m)度Lm (m)cos tan )sin(φβα++=n ak F N a t p N n 20ζγ=b s t o sa f d N r L πξ3≥r b b t m f d N L πξ1≥)cos(tan )βαφβα+++n F。
考虑到各单元锚自由伸长长度不同,为保证各单元锚索的受力均匀,为防止某单元锚因应力过大造成破坏,张拉时必须考虑各单元锚在同荷载下因自由长度不等而引起的伸长值差。
各单元锚的伸长值计算:
各单元锚索的承载力T=Td/n
式中:Td-设计复合锚承载力;n-每个复合锚的单元锚索数
各单元锚索的伸长量δi=T×Li/(Es×As)
式中:Li—单元锚索的自由长度; T—各单元锚索的承载力
Li=锚具厚度+锚垫板厚度+垫墩轴心厚度+2(锚固段+自由段)+弯曲段长度-2×铁头半径
Es—预应力锚索的弹性模量; As---预应力锚索的截面积。
由此得出各单元锚间位移差:
Δ1-2=δ1-δ2
Δ2-3=δ2-δ3。
张拉施工
首先对各单元锚因自由段长度不同而引起的伸长值不同进行补偿,补偿张拉1单元:
张拉力T1=Δ1-2 ×Es×As/L1;
张拉(1单元+2单元)
张拉力T2=Δ2-3×Es×As/L2+T1+Δ2-3×Es×As/L1
在完成各单元锚的补偿张拉后,开始同时张拉(1+2+3单元);因1、2单元均已采用补偿张拉,故三个单元同时张拉,采用逐级加
载。
压力分散型锚索,各单元锚索长度不同,张拉应注意严格按设计次序分单元采用差异分步张拉,根据设计荷载和锚筋长度确定差异荷载,并根据计算的差异荷载进行分单元张拉,其张拉顺序为:第一单元锚索→第二单元锚索→第三单元锚索。
即先长单元后短单元。
压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载增量计算公式(以三单元共六束压力分散型锚索为例)如下:
差异伸长量:ΔL1-2=ΔL1-ΔL2。
取值1-1剖面设锚处每孔锚索或锚杆承担的滑坡推力设计值F n (kN)83.6滑动面内摩擦角φ(°)15锚索或锚杆与滑动面相交处,滑动面与水平面夹角α(°)20锚索或锚杆与水平面的夹角β(°)2098.26522锚索或锚杆轴向拉力设计值Nt(kN)109.2锚筋抗拉强度设计值fy(KPa)330000结构重要性系数γ0 1.1锚索或锚杆抗拉工作系数ξ2,0.69计算每孔锚索钢绞线或锚杆总面积As(mm²)527.5计算每孔锚索钢绞线或锚杆根数n2.91单根钢绞线或钢筋公称面积A (mm ²)181.5单根钢绞线或钢筋公称直径d (mm )15.2选用钢绞线或锚杆根数1锚固体直径d h (mm)90锚索与水泥砂浆粘结强度设计值f b (KPa )2400钢筋与砂浆粘结工作条件系数ξ30.6锚固段长度L SA (m)0.15锚索锚固段为枣核状时,Lsa(m)1.75锚固体与锚孔孔壁粘结强度特征值f rb (kPa)200锚固体与地层粘结工作条件系数ξ11锚固段长度Lm (m ) 1.93锚 索 或 锚 杆 计 算 表锚索或锚杆轴向拉力设计值Nt(kN)锚索或锚杆与水泥砂浆粘结强度,确定锚固段长度L sa (m)按锚固体与锚孔孔壁的粘结强度,确定锚固段长度L m (m)数据名称竖向间距l a 排数取值取值362-2剖面3-3剖面74073615150.26179920200.34906620200.349066788.6784.6126000012600001.1 1.10.690.69997.7992.789.67.27.189.6139.0139.015.215.288170170295029500.60.61.12 1.121.28 1.28200200117.387.35表度L sa (m)度Lm (m)cos tan )sin(φβα++=n ak F N a t p N n 20ζγ=b s t o sa f d N r L πξ3≥rb b t m f d N L πξ1≥)cos(tan )βαφβα+++n F。
一锚杆孔直径Rt=0.8*π*d1*l*fRt=KN 锚杆竖向拔力l=m 入岩深度f=kPa 砂浆与岩石的粘结强度特征值d1=mm 锚杆孔最小直径实际取值:mm 锚杆孔直径选用值二d1=mm 锚杆孔直径选用值l=m 入岩深度f=kPa 砂浆与岩石的粘结强度特征值Rt=KN 实际取值:KN 三A=Ntd/ξ2/fyRt=KN 锚杆竖向拔力Ntd=KN 锚杆轴向拉力设计值fy=kPa 钢筋抗拉强度设计值ξ2=工作条件系数A=mm2锚杆筋体截面积d1=mm 锚杆筋直径最小值实际取值:mm 锚杆筋直径实际选用值(锚杆孔径不宜小于3倍锚筋直径)根据基础规范第8.6.3条根据基础规范第8.6.3条四Nt=Ag*fykAg=mm2杆筋总面积fyk=N/mm2钢筋抗拉承载力标准值Nt=KN五Fl=(0.7*βh*ft+0.25*σpc,m)η*um*hoβh=截面高度影响系数η1=0.4+1.2/Bs ft=N/mm2混凝土抗拉强度设计值Bs=σpc,m=有效预压应力加权平均值η1=η=面积影响系数η2=0.5+ash0/(4um)um=mm 计算截面的周长as=ho=mm 截面有效高度h0=Fl=KNum=结果:300KNη2=六的锚固长度计算Ntd=300KNξ3=0.6ns=3π= 3.14D=0.025mfb=2400KN0.884642604m结果:<5m满足要求锚杆自身抗拉承载力标准值ta>Ntd/(ξ3nsπDfb)。
参数说明计算参数输入数值单孔设计张拉力(KN)P S 520520520520L 128000280002800028000L 224000240002400024000L 320000200002000020000ΔL 197.7777777897.7777777897.7777897.7777778ΔL 283.8095238183.8095238183.8095283.8095238ΔL 369.8412698469.8412698469.8412769.8412698ΔL 1-213.9682539713.9682539713.9682513.968254ΔL 2-313.9682539713.9682539713.9682513.968254给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下钢绞线束应力σ680.952381680.952381680.9524680.952381给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下单根钢绞线束荷载(N)P 95333.3333395333.3333395333.3395333.3333单根钢绞线束的截面面积(mm 2)A 140140140140钢绞线的弹性模量E 195000195000195000195000分布差异张拉之第一步级张拉荷载增量(KN)△P 127.2380952427.2380952427.238127.2380952分布差异张拉之第二步级张拉荷载增量(KN)△P 259.0158730259.0158730259.0158759.015873回归方程A值A 0.03390.03390.03390.0339回归方程B值B0.190.190.190.19张拉力参数1△P 12△P 1△P 2P S *12.5%2△P 2张拉力X(KN)27.2380952454.4761904859.0158730265118.031746压力表值Y(Mpa)0.733371429 1.656742857 1.8106380952.01353.81127619自由端长度(mm)各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下伸长量(mm)各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的差异伸长量(mm)520520********* 2800028000280002800028000 2400024000240002400024000 2000020000200002000020000 97.7777897.7777897.7777897.7777897.77778 83.8095283.8095283.8095283.8095283.80952 69.8412769.8412769.8412769.8412769.84127 13.9682513.9682513.9682513.9682513.96825 13.9682513.9682513.9682513.9682513.96825 680.9524680.9524680.9524680.9524680.9524 95333.3395333.3395333.3395333.3395333.33 140140140140140 195000195000195000195000195000 27.238127.238127.238127.238127.2381 59.0158759.0158759.0158759.0158759.01587 0.03390.03390.03390.03390.0339 0.190.190.190.190.19 P S*25%P S*50%P S*75%P S*100%P S*110% 130260********* 4.2178.62413.03117.43819.2008。
压力分散型锚索施工工法工法编号:GZSJGF 07-03-04中铁隧道集团二处有限公司何峰张昌伟许维青一、前言压力分散型锚索是在不同长度的无粘结钢绞线末端套以承载体和挤压套。
当锚固段注浆固结后,以一定荷载张拉对应于承载体的钢绞线,设置在不同深度部位的数个承载体将压应力通过浆体传递给被加固体。
这样,对在整个锚固段范围内的被加固体提供分散的锚固力。
与通常的拉力锚及压力锚相比较,压力分散型锚索的锚固范围及所提供的锚固力显著增加,对岩层的应用范围进一步扩大,减少了破碎岩体中的扩孔工作,能最大限度地减少破碎地段的挖方刷坡,并具有施工工序简化、抗震性能好的优点。
二、工法特点1、锚杆的根部荷载大,孔口荷载小,可以将边坡表层不稳定体锚定在地层深部,有效地利用了内锚固段。
同时,分散布置的内锚头又避免了锚固应力集中分布状况,使锚固段应力分布更趋于均匀。
2、浆体受压,加大了被锚固体的受压范围,使锚固体和被加固体能够提供更高更稳定的锚固力,因而对软弱地层适应性强。
3、杆体采用无粘结钢绞线,具有很高的防腐性能,减少了普通钢绞线施工时涂油工作,节省了人力,减少了对环境的污染,并可进行二次补偿张拉,有效地延长了锚固体的寿命。
4、安装锚索后可一次性全孔注浆,简化了注浆工序。
5、可以最大限度地减少破碎岩体的挖方刷坡,以较小的投入即可达到理想的加固效果,成本低、效益高,在深基坑加固中较其它加固类型可节约投资20%左右。
三、适用范围1、适用于工业与民用建筑、矿山建设、地下洞室、高陡边坡、基坑支护、坝基、大型弧门闸墩的加固。
2、适用于各类岩层及可拆除的深基坑土层加固,加固深度可达60米。
尤其对内锚固段岩石强度偏低的围岩地层或要求大吨位锚固力时更具有优越性,提供锚固吨位可达3000KN。
3、适用于滑坡体的加固治理,但应通过可靠的地质勘测手段确定滑动面位置,确保内锚固段设置于稳定的岩层之中。
四、工艺原理及关键技术(一)工艺原理压力分散型锚索是在不同长度的无粘结钢绞线末端套以承载体和挤压套,通过孔口设置的锚垫墩施加预应力,设置于不同深度部位的数个承载体将压应力传递给被加固体。
锚固拉拔力计算公式表
1. 锚固拉拔力(N)= 锚固材料的抗拉强度(N/mm^2)x 锚固面积(mm^2)
2. 锚固面积(mm^2)= 锚固材料的直径/直径或边长之和(mm)x 锚固深度(mm)
注:锚固面积是指锚固材料与被锚固物体之间的接触面积。
二、常见的锚固材料的抗拉强度:
1. 钢材:通常使用的锚固材料是钢材,其抗拉强度一般为
400N/mm^2
2. 混凝土:混凝土的抗拉强度一般较低,通常只有10-20N/mm^2、因此,在使用混凝土作为锚固材料时,需要考虑混凝土的强度,并且通常需要使用钢筋等加固材料来提高锚固的强度。
三、示例计算:
以使用钢材作为锚固材料为例,假设锚固材料的直径为20mm,锚固深度为100mm,我们可以按照下面的计算步骤计算锚固拉拔力:
1.计算锚固面积:
锚固面积 = 20mm x 100mm = 2000mm^2
2.计算锚固拉拔力:
四、需要注意的问题:
1.锚固材料的强度需要根据具体情况选取合适的数值,不同材料的抗拉强度会有所不同。
2.锚固面积的计算需要根据锚固材料的几何形状进行选择。
3.在实际工程中,还需要考虑其他因素,如锚固材料和被锚固物体之间的粘结力等,这些因素可以通过经验公式或试验结果进行修正。
综上所述,锚固拉拔力的计算公式可以帮助我们快速计算出所需的抗拉能力,但需要根据具体情况进行调整和修正。
在工程实践中,我们应该结合实际情况,合理选择锚固材料和计算方法,保证锚固的稳定性和可靠性。