预应力锚索锚固段钢绞线应力分布研究

收稿日期:2009-07-17作者简介王德发(),男,陕西蒲城人,工学硕士,毕业于西安科技大学,现就职于内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司,主要从事煤矿设计及矿山压力方面的研究。

预应力锚索锚固效果的试验分析研究王德发1,杨永刚2,颉明军3,张海燕4(1.内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司,内蒙古　呼和浩特　010010;2.安徽省煤炭科学研究院采矿支护中心,安徽　合肥230001;3.内蒙古建筑职业技术学院,内蒙古　呼和浩特　010070;4.解放军电子工程学院基础部,安徽　合肥　230037)摘　要:通过理论分析锚固段应力分布弹性解和数值模拟计算,表明预紧力、孔径、锚固剂弹性模量和岩石弹性模量等影响因子对锚固段受力影响程度和方面各不相同,例如预紧力和锚固剂弹性模量的影响程度大于其他因子;锚索孔径对其剪应力分布产生影响而对轴力无影响等。

锚索轴力和剪应力分布均呈指数关系从锚固端向内逐渐递减,峰值点位于锚固起始端,而锚固段周边剪应力的分布是不均匀的,峰值位于锚固端约0.25m 深度内。

关键词:预应力;孔径;弹性模量 中图分类号:TD353 文献标志码:C 文章编号:1008-0155(2009)06-0056-03 由于树脂锚索具有长度大、柔性灵活、承载能力高、安装简便和早期承载等优点,已经成为煤矿巷道顶板支护的最新方式。

在较差的围岩条件下,尤其在交叉点、断层带和受采动影响难以支护的巷道中,为提高支护强度和效果,目前基本上均采用锚索作加强支护。

但根据大量的现场观测发现,巷道中尤其在支护困难地段均存在大量的锚索的破断、失效等情况,引起锚索支护失效的原因很多,如地质条件、应力条件、钻孔尺寸、锚固剂参数、预紧力、水、锚索表面油污等。

近年来,许多学者采用现场测试、物理模型试验、理论分析及数值模拟等不同方法对预应力锚索的锚固效应进行了研究。

汪海滨等通过试验及数值模拟,分析了锚固长度、自由长度、注浆性质等对抗拔力和破坏形态的影响[1]李铀等通过仿真试验及数值计算,强调连成片的压应力子承载区,重点应放在压密原岩的裂隙,实现悬吊临空易滑动垮落的岩体[2];薛亚东等根据试验室研究,得到孔径、水等对锚索锚固力有影响[3]。

有限元数值模拟法研究预应力锚索锚固段应力分布规律摘要：岩土锚固在岩土工程领域占有重要地位。

锚固技术包括锚杆、锚喷、锚喷网等多种支护形式。

预应力锚固技术是将锚杆穿过岩土体潜在的滑裂面后打入岩土体中稳定的部分加以固定，并在杆头处施加一定的张拉力，使滑动土体和稳定岩土体形成一个统一的整体。

预应力锚固技术充分地利用了岩土体本身的强度和稳定能力, 经济安全有效，施工方便，可控性较好，被广泛应用于岩土工程支护领域。

关键词：预应力锚固技术；应力分布；迈达引言近年来，岩土锚固技术被大量应用于边坡整治和加固工程中，在很大程度上取代了传统的重力式挡土墙或砂浆和岩石挡土墙；在相当数量的深基坑支挡结构中，代替了原有的水平横撑；在几乎所有的采矿工程，在地下空间的分布挖掘建设，以及木制临时支护结构的支撑中得到了应用。

在其他领域，如深基坑工程，加固大坝工程，结构工程的抗浮，高速公路拓宽工程，地震工程，以及悬索桥锚固等，锚固技术均充分发挥其技术优势。

1.预应力锚固技术的发展锚杆支护是以锚杆为主体的支护结构的总称，它包括锚杆、锚喷、锚喷网等多种支护形式。

其技术就是在土层中斜向成孔，埋入锚杆后灌注水泥或水泥砂浆，依赖锚固体与土体之间的摩擦力，拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆自身强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。

锚固支护技术始于国外。

英国采矿专家受到钉子能钉牢层状木板的启示，发明了用锚杆控制岩层稳定性的支护技术。

当前，我国的预应力锚固技术理论的研究主要集中在锚固段的受力及其传递机理、锚束体与注浆体及注浆体与周围岩土层的粘结应力及其分布、单孔复合锚固技术的研究、锚索本身的使用寿命及使用的长期性等方面。

我国当前的预应力锚固技术的研究和应用已经达到了一个较高的水平。

2.当前预应力锚固技术存在的问题1）理论研究明显滞后于工程应用，理论计算的假定较多，不同学者之间假定方式不同，没有形成比较统一的认定，在实际的工程设计中仍须运用多种方法相互印证；并且工程计算还是以传统的理论公式为主，安全系数相对较大，导致工程造价高，材料浪费。

锚索预应力损失原因和解决措施摘要：工程建设作为一项基础性经济活动，对于我国社会的稳定发展具有重要意义。

本文主要对预应力锚索的应用进行深入研究，探究如何科学、高效地运用预应力锚索。

关键词：锚索、预应力、损失原因、解决措施前言预应力锚索主要是利用非应力集中传递出去荷载，传递荷载方式在钻孔内任一角落分布。

而且，在应用该工艺时可使已完成粘连部位避免绽开。

对于自然形成的地层地势具有重要改善作用，其效果优于其它施工方法。

通过对预应力锚索技术的深入研究，我们可以看出该技术的优点主要表现为以下三个方面：其一，在运用预应力锚索的过程中，人们能够向岩土结构施加预应力，延缓岩土形态的变形，从而缓解支护结构的压力，这有助于减少支护结构的加固成本；其二，在运用预应力锚索的过程中，人们只需在固定的地点开挖，对边坡整体的影响较小，这有助于保护边坡上的植被，从而保护生态环境；其三，在运用预应力锚索的过程中，人们可以通过设置返力结构来增强岩土结构的稳定性，从而提高整体的稳定性。

1预应力锚索结构施工人员应当明确预应力锚索结构是由锚头、锚固段和自由段三个部分共同组成，在设置预应力锚索结构的过程中要用到锚具、注浆板、钢绞线等工具。

与此同时，在正式搭建预应力锚索结构之前，施工人员应做好准备工作，了解岩土性质和地质特点，以便于确定预应力锚索的方向和长度，从而塑造完整的预应力锚索结构，进一步保障岩土工程的稳定性。

为了保证预应力锚索的锚固段能够按照指定要求进入到岩土结构内部，施工人员应当先对岩土结构进行检测，从而保证能够加长锚固段的长度，以便于锚索能够到达岩土滑动面的前部，对岩土滑动面周边的土体施加预应力，进一步增强岩体的稳定性。

在进行预应力锚索锚固段的灌浆作业之前，施工人员应当学习并掌握科学的注浆方法，从而保证灌浆作业的完成。

在具体实施过程中，施工人员要确保注浆压力处于指定范围内，将水泥浆注入到孔内，直至水泥浆从孔内溢出再停止灌浆作业。

与此同时，合理地利用钢绞线也十分重要。

孔道弯曲条件下拉力型锚索锚固段剪应力分布弹性理论分析于贵;朱宝龙;索玉文;巫锡勇【摘要】随着预应力锚索设计长度的增大,由于地质因素及施工技术的因素造成锚索孔道偏离设计的直线状态,形成具有一定曲率的曲线状态.为探讨拉力型预应力锚索锚固段弯曲条件下剪应力的分布,采用二维弹性理论方法,推导出了解析计算公式,得到锚索锚固段弯曲平面上的最内侧和最外侧的两条曲线上的剪应力分布情况.通过实例计算发现,与锚索孔道直线情况下剪应力分布相比,锚固段弯曲条件下内曲线的剪应力最大值比孔道直线状态时约增大2倍,外曲线的剪应力约为孔道直线状态时的50％,并且在外曲线上出现了约10 cm长度的反方向剪应力.可见,由于孔道弯曲造成了锚固段剪应力分布的不均匀,更易造成锚索内部结构的破坏.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2015(042)006【总页数】6页(P114-119)【关键词】拉力型预应力锚索;孔道弯曲;二维弹性理论;剪应力分布【作者】于贵;朱宝龙;索玉文;巫锡勇【作者单位】中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730000;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010;西南交通大学地质工程系,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TU378.1预应力锚索由于其本身加固性能良好且经济合理，在岩土工程等领域得到了广泛应用。

预应力锚索的锚固能力研究很重要，其中较为关键的是如何确定锚固段中浆体和岩体之间的剪应力分布情况，从而在对预应力锚索锚固段进行设计时考虑剪应力的分布情况使得锚固段设置合理，达到物尽其用的效果。

国内外很多专家对预应力锚索锚固段剪应力规律进行了较为深入的研究。

在国外，Li等［1］提出了锚固段剪应力分析模型。

Ghadimi等［2］研究得到锚固段剪应力指数型分布型式。

在国内，肖淑君等［3］基于弹塑性理论，研究了拉力型锚索锚固段剪应力、位移分布特征。

2462017年4月下【施测鉴工】住宅与房地产谈预应力锚索内锚固段剪应力分布问题吴 凡，杨赛赛（浙江省三建建设集团有限公司，浙江 杭州 310000）摘 要：文章介绍了锚固段力学分析理念模型的建立，结合锚固段力学分析理念模型指引下的施工工程案例。

为了提高施工质量，需要按照施工程序来确保施工程序的步步合格，继而让施工质量得到保障。

施工时按照锚索锚固段的剪应力分布情况来进行具体分析，继而组织一系列的施工活动，让定性分析工作得以发挥更大价值。

关键词：预应力；锚索内锚固段；剪应力分布中图分类号：TU757.2 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2017）04-0246-02在锚杆内的固定端其所受到的最大承载力来自于注浆体和孔壁二者之间所带有的粘结强度影响。

在对锚杆的预设力进行设计的时候，其重点需要让锚固内部的锚固体与岩体之间的阻力分布模式得以被明确。

工程设计的开展往往会选择侧阻力的分布假设模型来对极限锚的安全系数进程测量。

实践表明，锚固段的侧阻力不是呈现出均匀分布状态的，可能会在桩体的前段所受压力最大，而末端所受压力较小，导致不安全因素的产生。

针对这样的情况，需要对分析方法进行重新思考，以此来寻求更为科学的测量理论。

1 锚固段力学分析理念模型的建立锚固段的受力情况如图1所示，其锚索的自由端受预设力的影响，而更容易在钻孔处出现向外的拉张力，即P，它通过粘结作用来将其自身能量传递到锚固体上。

同时这组力本身也会相应地产生浆体和孔壁之间的粘结作用，使得周围环境中的岩土体受牵制作用，而形成沿孔轴方向的τ，其是剪应力。

剪应力τ是在张拉力P 的作用下通过锚固体的传递作用所产生的，它是张拉力P 在锚固体中传递作用的结果。

因此可以考虑用弹性理论中集中力在半无限体中应力分布的分析方法，研究锚固体周边剪应力分布的规律。

考虑到岩土介质结构性状的复杂性给理论分析带来的诸多困难，为了便于分析且使分析结果能反应出锚固段剪应力分布的趋势规律，可将锚固段的受力状态作些简化。

锚固应力分布
锚固应力分布是指在材料中施加锚固力后，锚固点周围的应力分布情况。

锚固应力分布的研究对于工程结构的设计和安全评估具有重要意义。

在一般情况下，锚固应力分布可分为三个区域：锚固点附近的高应力区、过渡区和受力区。

高应力区是指锚固点附近应力集中的区域，通常是由于锚固装置的刚性导致的。

过渡区是指从高应力区到受力区过渡的区域，应力逐渐减小。

受力区是指远离锚固点的区域，应力较为均匀。

在高应力区，由于应力集中，材料容易发生破坏。

因此，在设计锚固装置时，需要考虑高应力区的强度，并采取相应措施，如增加锚固点的直径或改变锚固装置的形式，以减小应力集中。

过渡区是锚固应力逐渐减小的区域，其大小与锚固装置的刚性有关。

刚性越大，过渡区越小。

在设计中，需要根据具体情况合理选择锚固装置的刚性，以控制过渡区的大小。

受力区是远离锚固点的区域，应力较为均匀。

在这个区域内，锚固应力的分布可以近似为线性分布。

因此，在设计中，可以根据受力区的应力分布来选择合适的材料和结构形式。

总的来说，锚固应力分布的研究对于工程结构的设计和安全评估非常重要。

通过合理设计锚固装置，可以减小高应力区的应力集中，
提高结构的安全性和稳定性。

同时，还可以根据锚固应力的分布来选择合适的材料和结构形式，以满足工程结构的要求。

预应力锚索张拉应力损失分析摘要：本文主要对锚索张拉应力损失的原因进行了分析，分析了预应力损失的因素，阐述了较少预应力损失的措施，并进行了数据验证，并对锚索监测轴力值与设计轴力值差距较大的原因进行了分析与总结。

关键词：应力损失；锚索监测轴力值；设计轴力值；原因分析1、锚索设计概况设计研发中心地下实验室及附属设施项目位于白云新城AB2906021地块，处于云城东路、黄石东路及白云大道北辅路所围成的区域。

距离萧岗地铁站300m，距白云山风景区西门约400m。

项目地下室基坑面积约7800m2，开挖深度为13.6m，基坑开挖深度范围内以粉质黏土层为主，东南侧局部含4~5m厚中粗砂层。

基坑采用钻孔灌注桩（Ф1000mm@1400mm）+锚索（1×7预应力钢绞线）支护体系，锚索由上至下共设置3层，表层为扩大头锚索，锚固段直径为600mm，采用旋喷扩大头工艺；二、三层为普通锚索（基坑北侧2-2剖面为扩大头锚索），锚固段直径为200mm，采用套管跟进成孔。

本项目地下室基坑由上至下共布置3道锚索，锚索采用1×7预应力钢绞线，其抗拉极限强度标准值为1860N/mm2，设计抗拉强度为1320N/mm2。

锚索设计方案中共有两种锚索类型：普通预应力锚索及扩大头锚索。

普通预应力锚索锚固段直径为200mm，采用泥浆护壁成孔，锚索采用二次注浆工艺，注浆材料采用P.O 42.5R普通硅酸盐水泥纯浆，第一次为常压注浆，注浆压力宜控制在0.5～1.0MPa；第二次为高压注浆，注浆压力不宜低于2.0Mpa，建议水灰比为0.45~0.55（具体水灰比根据现场试验情况而定），注浆体强度不低于30MPa；扩大头锚索锚固段直径为600mm，工艺同普通锚索类似，扩大头部分需采用旋喷工艺进行扩孔。

2、试验锚索情况正式锚索施工前，参照基坑4-4剖面锚索参数，于基坑东南角施工6根试验锚索，其中3根为表层扩大头锚索，锚索采用4束17.8mm1×7钢绞线编束，锚索锚固段直径为600mm，打设角度25°，锚索总长20m，锚固段长度9.5m；剩余3根为普通锚索，锚索采用4束17.8mm1×7钢绞线编束，锚索锚固段直径为200mm，打设角度25°，锚索总长31.5m，锚固段长度24m。