关于锚固工程反力结构的计算

发布于：2022-09-01 14:25:01 来自：建筑结构/岩土工程 [复制转发]

边坡锚固工程包括预应力锚索、预应力精轧螺纹钢、全粘接锚杆、全粘接钢锚管的框架、地梁（竖梁）、垫墩、十字梁等组合而成的各种类型工程结构（锚索抗滑桩不在今天讨论的范畴）。

一、被动受力反力结构

全粘接锚杆、全粘接钢锚管的反力结构由于属于全长被动受力结构，故相应的坡面反力结构受力很小，而主要到对多孔锚杆或钢锚管进行连接成整体受力的作用。因此，一般情况下，全粘接锚杆、全粘接钢锚管的框架、地梁（竖梁）、垫墩、十字梁等坡面反力结构往往按结构设计和现场施工要求进行简单的结构设计即可满足使用要求。也就是说，一般情况下，工程中在不同的坡形坡率中采用同一套标准图是可行的。

在工程实践中，被动受力结构多采用梁体截面为30×30cm钢筋混凝土结构。其实，从结构受力特征来说，理论上全粘接锚杆、全粘接钢锚管反力结构截面可以更小至20×20cm～25×25cm，只是由于现场浇注时不便于混凝土振捣等现场施作要求而不得不加大截面至30×30cm。当然，如果采用预制十字梁体则可以使用更小截面。

二、主动受力反力结构

预应力锚索、预应力精轧螺纹钢属于存在自由段的主动受力结构（由于精轧螺纹钢具有很高的强度，因此，工程中多设置预应力以充分挖掘其材料潜力。换句话说，工程中有些技术人员将精轧轧螺纹钢当作全粘接的锚杆使用，实在暴殄天物）。由于预应力的存在，相应的坡面反力结构除协调一定范围内各个预应力单元的受力外，更需为强大的预应力锚固工程提供良好的“支撑”，从而实现与坡体中的锚固段作用力与反作用力平衡。

因此，一般情况下，预应力锚索、预应力精轧螺纹钢的框架、地梁（竖梁）、垫墩、十字梁等坡面反力结构不但需要考虑为反力结构所具有结构属性，也要考虑为反力结构提供承载力的边坡岩土体性质。也就是说，预应力锚固工程的坡面反力结构应尽量采用更具针对性的弹性地基梁计算模型，而不宜采用只考虑工程结构特性的简支梁和连续梁计算模型。这是因为预应力锚固工程的反力结构是岩土工程结构，而非简单的结构工程。

基于此，在工程实践中需依据锚固工程预应力的大小、梁体长度、构成边坡的岩土体性质针对性的计算梁体的弯矩与剪力。换句话说，工程中不管预应力大小、梁体的长度差异、坡体岩土体性质而在任何时候都套用一种标准是不合理的，甚至是不对的。这在国内大多数的设计单位中普遍存在此类问题。这种不管预应力是400KN还是800KN，不管边坡是由完整的灰岩构成还是由松散的堆积体构成，不管单级边坡是由8m还是10m高度情况下的1:0.5还是1:1坡率.......任何时候都采亘古不变的同一套标准图，实在让人看着心酸。其实这也怪不得岩土工程专业被其它一些专业人员吐槽。

当然，为了便于工程实践中使用，将预应力工程的反力结构按一定的范围合理进行套图是可行的，毕竟理论还要联系实践。

同样，在预应力锚固体倾角不变的情况下，由于边坡采用不同的坡形坡率时为确保预应力锚固工程与反力结构呈垂直状态，就需在锚头部位设置调节方向的“垫墩”。如锚索倾角为20°时，1：0.5坡率情况下的反力结构垫墩斜面0.11：1的倾斜角， 1：0.75坡率情况下的反力结构垫墩斜面0.3：1的倾斜角，1：1坡率情况下的反力结构垫墩斜面0.466：1的倾斜角，1：1.25坡率情况下的反力结构垫墩斜面0.601：1的倾斜角。这在国内大多数的设计单位中也普遍存在此类问题。直接造成预应力锚固工程在锚头部位出现“弯曲”，这严重影响了锚固工程的预应力实际大小和锚固工程的合力受力。

下图为笔者当年计算后确定的拉力不大于450KN、坡率为1:0.5～1:1.25坡率、单级坡高10m情况下的锚索框架的竖梁结构标准图（篇幅有限，横梁和其它不同拉力、不同坡率、不同坡高、不同类型结构此处不再展示）。