一种拉力型锚索的设计方法

摘要

本发明公开了一种拉力型锚索的设计方法，考虑到施工现场剪应力分布不均匀，依据实测参数进行拉力型锚索设计，使拉力型锚索锚固体与岩土体界面剪应力公式与实测吻合较好，更准确反映锚索实际受力状态。相对现有规范采用的较为粗略的均匀剪应力，本发明导出的拉力型锚索锚固体与岩土体界面剪应力公式与实测吻合，能更准确反映锚索实际受力状态。本发明确保锚固工程安全可靠，缩短锚索长度和降低施工费用，可广泛应用于拉力型锚索的设计和指导施工，社会效益及经济效益显著。

主权项

一种拉力型锚索的设计方法，其特征在于包括以下步骤：(1)确定注浆体、钢绞线、岩土体的基本参数以及锚固体孔径；(2)测量所述注浆体与岩土体剪切强度；(3)根据拉力型锚索注浆体与岩土体界面之间的剪应力关系，结合所述注浆体与岩土体的剪切强度，根据极值原理确定锚索最大锚固力，具体步骤为：(31)基于变形协调原理结合岩土体对注浆体的围压作用，建立平衡方程$\underset{0}{\overset{l}{\int }}\frac{r_0(1+v_r)}{E_r}\frac{\tau \left(z\right)}{z}dz=\underset{0}{\overset{l}{\int }}\frac{(1-2v_m-2{v_m}^2)}{E_m}[\frac{-P}{{{\mathrm{\pi r}}_0}^2}-\frac{2}{r_0}\underset{0}{\overset{z}{\int }}\tau \left(z\right)dz]dz,$式中，P为拉力型锚索锚固力，r₀为锚固体半径，E_j为注浆体的弹性模量，v_j为注浆体的泊松比，A_j为注浆体占用的面积，E_g为钢绞线的弹性模量，v_g为钢绞线的泊松比，A_g为钢绞线占用的面积，E_r为岩土体的弹性模量，v_r为岩土体的泊松比，τ(z)为锚固段注浆体与岩土体间的剪应力；(32)对上述的平衡方程进行求解，得到所述拉力型锚索注浆体与岩土体界面剪应力$\tau \left(z\right)=-\frac{K_{2}P}{2{\mathrm{\pi r}}_0{K}_1}{\mathrm{ze}}^{\left(-\frac{K_2}{2K_1}{Z}^2\right)},$式中，$K_1=\frac{r_0(1+v_r)E_m}{E_r},$$K_2=\frac{2(1-2v_m-2{v_m}^2)}{r_0};$(33)结合步骤(2)测得的所述注浆体与岩土体剪切强度τ_max和步骤(32)所述剪应力公式，根据极值原理得出所述锚索最大锚固力$P_{max}=-{\tau }_{max}\frac{2{\mathrm{\pi r}}_0}{\sqrt{K_2/K_1}}{e}^{\left(\frac{1}{2}\right)};$(4)将作用在锚索结构物上的荷载除以所述锚索最大锚固力得到所需锚孔数量。