預應力錨索都有哪些類型及特點

2021年7月19日
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預應力錨索是近年來巖土工程加固的重要技術,文章首先針對預應力錨索的類型劃分進行分析,并在此基礎上對其特點做出了進一步探討。

  【關鍵詞】預應力錨索;特點;分類;工程
  1.預應力錨索類型?
  預應力錨索結構的多樣性和復雜性,要對其準確分類很困難,一般分類方法如下:
  1.1按單孔施加預應力的大小,可將錨索分為四類
  巨型錨索(單孔加力>8MN );大型錨索(3~8MN);中型錨索(1~3MN);小型錨索(1MN)。目前應用最多的是大、中型預應力錨索。
  1.2按預應力錨索束體使用的預應力材料的種類,可將其分為兩類
  預應力錨索(束體用高強鋼絲、鋼絞線等柔性材料制作);預應力錨索(束體使用各類鋼筋制作)。
  1.3按束體內錨段與周圍介質固結方法,可分為兩類
  粘結式和機械式。粘結式內錨固段工作可靠、耐久性好、價格適當、施工方便,因此獲得廣泛應用。
  1.4按束體內錨段固定的位置,可將錨索分為
  荷載集中型和荷載分散型。荷載集中型又可分為拉力集中型和壓力集中型兩類;同樣荷載分散型也相應可分為拉力分散型、壓力分散型與拉壓分散型三類。目前擁有最多的是拉力集中型,而具廣闊應用前景的將是荷載
分散型錨索。
  1.5按錨索束體在加固任務結束后能否被拆除,又可將其分為兩類
  可拆除錨索和不可拆除式錨索??刹鸪藉^索在任務完成后,可將束體從地層中抽出,它能充分利用有限的地下空間,在城市中及一些特殊場合應用前景廣闊。
  1.6按內錨固段基本受力形態,可分為三類
  壓力型、拉力型與拉壓復合型。
  2.常用預應力錨索結構及其特點?
  2.1荷載集中型錨索
  荷載集中型錨索按錨索內錨固段沿錨索軸力受力狀態可分為拉力型和壓力型兩種。
 ?。?)拉力集中型錨索。拉力集中型錨索按束體在錨固孔中固定方式又可分為粘結式錨索和機械固定式錨索,由于機械固定式錨索張拉荷載?。?lt; 600kN ),施工工藝復雜、要求嚴格,耐震性差,目前在工程上已經很
少使用。拉力集中型粘結式錨索的結果簡單、施工方便、造價較低,它一般采用純水泥漿或水泥砂漿將束體內錨段粘結在被錨固體的穩定部位。
  此類錨索多采用二次注漿工藝,第一次注漿只形成內錨段,張拉后,再進行第二次注漿,將束體自由段保護在一定厚度水泥漿體中。同時開裂的內錨段上部將重新得到修補和完善。防護功能仍可長久保持。由于束體被
全長粘結在錨固孔中,因此該類錨索也稱為全長粘結式錨索。
 ?。?)壓力集中型錨索。壓力集中型錨索與拉力集中型錨索內錨固段受力機理不同。壓力分散型錨索的束體用無粘結預應力筋(鋼絞線、鋼筋等)使之與內錨固段漿體隔開,束體直接和安放在孔底特制的承載體相連。
張拉時,荷載直接傳至底部的承載體,再由承載體從錨固段底部向上推壓灌漿體,荷載是從內錨段底部向上部逐步傳遞的。壓力集中型錨索由于采用無粘結筋,因而對束體防護措施較好。此類錨索安裝后可以一次性全孔注
漿、簡化注漿工序,錨索抗震性能好。但是也應指出,壓力型錨索的承載力受到內錨段漿體抗壓強度的限制,因此采用一個承載體的集中壓力型錨索,不可能有較高的承載力。
  2.2荷載分散型錨索
 ?。?)拉力分散型錨索。拉力分散型錨索在工程實踐中,曾出現過兩種制作方法:一種稱為多次成型法;一種稱為分層固結法。
  此類錨索通過使用無粘結預應力筋,改變束體結構,達到分散內錨段應力集中的目的。施工中錨孔可一次注漿成型,簡化施工程序。
 ?。?)壓力分散型錨索。壓力分散型錨索也稱為單孔復合錨固體系。壓力分散型錨索結構形式是多種多樣的,有些結構很復雜。國內經常使用的有兩種形式:多級承載板式和多級環繞式.
  多級承載板式錨索――多級承載板式錨索束體采用無粘結鋼絞線,在束體內錨段不同深度處布置數個承載板,無粘結筋也相應分成數組與各自承載板聯結。束體注漿固結后張拉時,總張拉力將被分散成若干個較小的
力,通過承載板作用于較小的固定段上,導致固定段上的粘結應力峰值大大減小且分布也比較均勻。承載板的數量、位置和間距要依據承載地層的地質情況而定,這樣才能從不同位置調動錨固區內巖土體的承載能力,使地
層提供較大的錨固力。
  多級環繞式錨索――多級環繞式錨索的特點是:束體采用Φ12系列無粘結鋼絞線,每根鋼絞線繞過承載體并被彎曲成U 型,每根U型筋對應一個承載體,一般全孔可安放1~4個承載體,當孔內注漿固結后,承載體及U
型筋就被固定在孔內不同深度處。但使用功能完成后,U型筋還能從地層中抽出,因此此類錨索也被稱為可拆芯式錨索,此種錨索的預應力筋(鋼絞線)全長均被油脂、聚乙烯護套包裹,并被完整的送入孔內,注漿后受到
灌漿體包裹,形成多層無縫保護層,且灌漿體受壓、不易開裂,大大提高了錨索的耐久性。
  2.3裝有特殊擠壓套的壓力分散型錨索
  利用無粘結預應力筋受力遵循虎克定律的性質,在一根或數根無粘結鋼絞線上,按一定間隔(視錨固區地層大小定,一般間隔為1~3m)設置擠壓套和承載板。擠壓套具有特殊可滑動機構,張拉時隨著預應力的施
加,擠壓套可以順鋼絞線滑動,將張拉力分散傳遞到地層不同深度處。
  2.4拉壓分散型錨索
  拉壓分散型錨索在國內工程應用中有兩類型:
  第一類由柳州建筑機械廠(OVM建筑機械股份有限公司)開發研制,并獲得有關專利。其構造特點如下:利用承載板下部的裸鋼絞線與漿體的粘結力及承載板、可活動擠壓套共同作用,使得承載體上面的錨固體受承
載板的壓推,而承載板下面錨固體適度的受到拉力,二者共同抵抗張拉力,拉應力和壓應力在內錨段相互疊加,使得錨固體內應力及錨固體與周邊土體間的粘結摩阻應力較均勻分布,大幅降低應力峰值。   第二類由四
川準達巖土工程公司開發研制,并獲得有關專利。準達公司將此類錨索定名為自由式拉壓防腐型預應力錨索。該錨索基本組成結構為:高強無粘結鋼絞線、擠壓頭錨板等,束體有拉力型鋼絞線與壓力型鋼絞線復合編制而
成。
  此兩類錨索在軟弱、破碎地層中應用均可獲得滿意的效果。
  2.5對穿式預應力錨索
  對穿式錨索錨固孔為通透孔,施工人員在錨孔兩邊均可方便施工,因此該類錨索沒有內錨段,兩端均安設外錨頭即可。
  該類錨索充分利用了工程環境所提供的條件,簡化了錨索結構,省掉了約占錨索長度1/3~1/4的內錨固段,降低了工程造價。同時可以雙向建立預應力。加固效果要比端頭錨好,是一種理想的加固形式。
  2.6無粘結錨索
  該種錨索在靠近孔口處仍采用8m長的粘結段。錨索張拉注漿后,外端由錨具和8m粘結段共同保存預應力,改變了無粘結錨僅靠錨具保存預應力的狀況。
  2.7多重防護錨索
  多重防護型錨索是國際上最常用的錨索結構之一。此種錨索結構的最大特點是:預應力筋采用無粘結鋼絞線或為環氧噴涂無粘結鋼絞線;預應力筋全長被大直徑波紋管封閉,阻斷有害離子、地下水侵入鋼絞線的通道;
在大直徑波紋管內外用優質水泥漿固灌,在外錨頭處注入專用防腐油脂,對預應力筋加以防護。因此,該類錨索的耐久性得到了很大的提高。
  2.8礦用單束錨索
  礦用單束錨索是指在一個錨固孔中,只安放一根鋼絞線而形成的錨索。其主要特點是:孔徑?。é?8~32)、長度短(約5~10m)。利用樹脂錨固劑將單根鋼絞線端頭錨固,已成為煤礦巷道支護的主要手段之一。
  2.9玻璃纖維錨索
  玻璃纖維錨索的束體用非金屬材料(玻璃纖維)制作,具有耐腐蝕、抗拉力大、束體柔軟、質量輕等特點。常規錨索可提供的抗拉力為198~396kN。
  3.結語?
  總的來說,預應力錨索結構的多樣性和復雜性,在對其進行分類的時候有一定難度,在實際的工程實施中,要結合具體的施工需求,選擇適合的預應力錨索類型,從而確保工程的順利開展。
  參考文獻:
  [1]周北. 預應力錨索抗滑樁結構設計理論與應用研究[D].湖南大學,2006.
  [2]姜少濤. 預應力錨索框架梁在邊坡支護中的綜合應用研究[D].安徽工業大學,2012.
  [3]劉玉堂,翟金明. 常用預應力錨索的結構和特點[J]. 預應力技術,2005,05:32-37.
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