通过抗拔锚杆破坏形式来讲一讲抗拔锚杆(索)设计计算方法(《岩土锚杆(索)技术规程》、《抗浮锚杆技术规程》、《全国民用建筑工程设计技术措施-结构(地基与基础)》、《地基基础勘察设计规范(深圳市标准)》及《高压喷射扩大头锚杆技术规程》)。
抗拔锚杆破坏形式:①锚杆沿岩土体接触面拔出;②锚杆筋体被拉断;③筋体沿其注浆体接触面拔出;④锚杆与周边岩土体呈倒锥体形破坏。
为避免锚杆沿岩土体接触面拔出,等截面型土层锚杆、扩体型土层锚杆及岩石锚杆应分别根据以下公式进行锚杆抗拔承载力特征值计算。
公式2-1 等截面型土层锚杆抗拔承载力特征值
《全国民用建筑工程设计技术措施-结构(地基与基础)》
表7.2.2-2 抗拔系数λ
公式2-2 扩体型土层锚杆抗拔承载力特征值
《高压喷射扩大头锚杆技术规程》
表4.1.1 锚杆安全系数
表4.6.3 注浆体与土层间的极限摩阻强度标准值
公式2-3 岩石锚杆抗拔承载力特征值
《岩土锚杆(索)技术规程》
表7.3.1 岩石锚杆锚固体抗拔安全系数K
表7.5.1-1 岩石与水泥砂浆或水泥结石体的粘结强度标准值
表7.5.1-2 土层与水泥砂浆或水泥结石体的粘结强度标准值
表7.5.2 锚固长度对粘结强度的影响系数ψ
为避免锚杆筋体被拉断,根据以下公式进行锚杆筋体截面积计算。
公式2-4 锚杆筋体截面积
《地基基础勘察设计规范(深圳市标准)》
对永久性抗拔锚杆应考虑抗腐蚀要求,杆体截面直径加大5~10mm,实际取比计算杆体直径加大一个等级。
为避免筋体沿其注浆体接触面拔出,根据以下公式进行锚杆锚固长度验算(对于全长粘结型锚杆,基本不起控制作用)。
公式2-5 锚杆锚固长度验算
《岩土锚杆(索)技术规程》
表7.5.1-3 钢筋、钢绞线与水泥砂浆或水泥结石体的粘结强度标准值
为避免锚杆与周边岩土体呈倒锥体形破坏,根据以下公式进行群锚效应验算。
公式2-6 群锚效应验算
《抗浮锚杆技术规程》
图2-1 群锚效应验算简图
规范中群锚效应验算公式均未考虑锚固体破裂面与岩土体的摩阻力,阿扯认为饱和土体抗剪强度丧失严重,可保守不考虑锚固体破裂面与土体的摩阻力,此公式适用于土层锚杆。但是对于岩石锚杆,则过于保守。阿扯举例子对比岩石锚杆群锚效应验算时考虑岩石抗剪强度与不考虑岩石抗剪强度的区别。
图2-2 考虑岩石抗剪强度的群锚效应验算结果(安全系数为13.41)
图2-3 不考虑岩石抗剪强度的群锚效应验算结果(安全系数为1.04)
由以上计算结果表明,岩石抗剪强度往往对于岩石锚杆的群锚效应验算起控制性作用。
以上扯了这么多抗拔锚杆承载力设计计算方法,这仅仅只是估算,最终还是得以锚杆抗拔试验结果为准。下面阿扯简述一下锚杆抗拔试验。
验收试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的5%,且不得少于3根。对有特殊要求的工程,可按设计要求增加验收锚杆的数量。永久性等截面型土层锚杆及岩石锚杆最大试验荷载应取锚杆抗拔承载力特征值的2倍。永久性扩体型土层锚杆最大试验荷载可取锚杆抗拔承载力特征值的1.5倍(《高压喷射扩大头锚杆技术规程》)。
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混凝土结构
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