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水工程结构缺陷加固设计计算及锚固力分析

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:表8.4常用的锚索锚固段形式及其适用条件与要求A形锚段锚索锚固力计算。图8.1粘性土中锚固力的折减系数B形锚段锚索锚固力计算。对于锥形锚段锚索极限锚固力或工作锚固力,只有当Cu>0.09MPa时,下列公式才能适用于粘性土层的锚固设计计算,因为,当Cu<0.09MPa时,钻孔与扩孔均困难。

水工程结构缺陷加固设计计算及锚固力分析

在水工程加固设计方案中,当选择锚索加固时,因其被加固的介质(岩土或混凝土/钢筋混凝土)不同,或结构形式不一样,相应采用的锚索锚固段形式常有下列四种,它们各自的适用条件及施工技术要点见表8.4。

表8.4 常用的锚索锚固段形式及其适用条件与要求

(1)A形锚段锚索锚固力计算。对于矩形锚段,假定沿锚段全长传递应力均匀分布;钻孔直径与锚段灌注体直径相同即在灌注时孔周无被压缩现象;发生破坏因介质不同而变,当被锚体系硬岩或钢筋混凝土结构且钻孔孔壁光滑时,介质与灌注体界面假定产生“滑移”;而当被锚体系软岩、粘土层或有裂隙(缝)混凝土结构且钻孔孔壁粗糙时,介质与灌注体界面假定产生“剪切破坏”。于是,A形锚索的极限锚固力(Tu)与工作锚固力(Tw)可用下列二式计算:

式中 Tu——锚索极限锚固力,kN;

Tw——锚索工作锚固力,kN;

D——钻孔直径,m;

L——锚固段长度,m;

Sf——安全系数,见表8.3;

τs——孔壁与注浆体之间的极限粘结强度,kPa;

α——与粘性土不排水抗剪强度有关的系数,与粘性土全长不排水抗剪强度有关,其值可按图8.1得到;

Cu——锚固段范围内粘性土不排水抗剪强度的平均值,k Pa。

图8.1 粘性土中锚固力的折减系数

(2)B形锚段锚索锚固力计算。对于凸形锚段即B形锚索锚固力可借助桩的设计计算公式求得极限锚固力(Tu)和工作锚固力(Tw):

式中 φ′——有效的摩擦角,(°);

n——系数,与钻孔工艺、埋深、注浆压力、锚固段直径有关,一般可以通过试验给出粗砂、卵石和中细砂中系数n的取值范围(表8.5)。当钻孔直径为0.1m、注浆压力小于1MPa时,n值可按表8.5选取,当钻孔直径有明显增大或减小时,n值也应按比例增大或减小;

其他符号意义同前。

表8.5 n的取值

实践表明,用式(8.4)和式(8.5)计算求得的结果偏于保守。

当锚索的极限锚固力(Tu)与锚索的尺寸和地层性质有关时,其较好的表达式为

同理,锚索工作锚固力(Tw)相应为

式中 A——锚固段与地层界面接触土压力与平均有效土压力之比值,A值与施工工艺和地层类型相关,其值一般为1~2,对于致密的砂砾层(φ′=40°),A=1.7,对于细砂层(φ′=35°),A=1.4;

σv——作用于锚固段上的平均有效土压力,kPa;

h——锚固段埋置深度,m;(www.xing528.com)

L——锚固段长度,m;

D——锚固段有效直径,m;

Tw——锚索工作锚固力,kN;

Sf——安全系数;

φ′——有效的摩擦角,(°);

d——直杆段孔径,m;

B——承载力系数(图8.2),B=Ng/1.4。

(3)D形锚段锚索锚固力计算。对于锥形锚段锚索极限锚固力或工作锚固力,只有当Cu>0.09MPa时,下列公式才能适用于粘性土层的锚固设计计算,因为,当Cu<0.09MPa时,钻孔与扩孔均困难。例如Cu=0.06~0.07MPa时,局部要坍孔;Cu≤0.05MPa时,无法扩孔。

图8.2 承载力系数与内摩擦角的关系

D形锚段极限锚固力(Tu)计算式:

同理,D形锚段工作锚固力(Tw)为

式中 D——钻孔直径,m;

L——锚固段长度,m;

Cu——锚固段全长不排水抗剪强度的平均值,kPa;

d——直杆段直径,m;

l——直杆段长度,m;

Nc——承载力系数,一般Nc=9;

Cub——锚固段近端不排水抗剪强度,kPa;

τs——孔壁与注浆体之间的粘结强度(表8.6),k Pa。

表8.6 锚索钻孔孔壁与注浆体之间的粘结强度(τs

需要说明的是,由于C形锚段复杂,当下尚无计算公式直接采用,一般通过试验或借助试验表格内插选定锚固力值。

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