新土层锚杆课件

锚杆设计应注意的问题：
① 锚杆的锚固体尽量设置在良好的土层中。 锚杆的锚固体尽量设置在良好的土层中。 ② 允许情况下尽量采用群锚。 允许情况下尽量采用群锚。 ③ 各部分锚杆不得密接或不得交叉设置。 各部分锚杆不得密接或不得交叉设置。 ④ 锚杆要避开邻近构筑物和管道。 锚杆要避开邻近构筑物和管道。 ⑤ 锚杆的自由段不与土体粘结。 锚杆的自由段不与土体粘结。 ⑥ 有腐蚀介质的土层内，锚杆需防腐。 有腐蚀介质的土层内，
钢筋 螺母 垫圈 承载板 混凝土墙
钢筋锚杆头装置
3.2.1
土层锚杆的类型
圆柱型、 土层锚杆的锚固体可有圆柱型、扩大圆柱型或圆锥形扩大类三 种基本类型。 圆柱体类型锚杆由圆柱形注浆体和钢筋或钢索构成。 圆柱体类型锚杆由 扩大圆柱型锚杆经注入压力浆液而形成，适用于粘性土或无粘 扩大圆柱型锚杆 性土。 圆锥形扩大型是采用特殊的扩孔装置在孔长度方向扩1个或数个 圆锥形扩大型 括孔圆柱体。粘性土和砂土均适用。
设计要考虑的问题是：
锚杆布置 锚杆承载能力 锚杆的整体稳定性 锚杆尺寸的确定
土层锚杆设计
锚杆层数﹑ 一 锚杆布置 包括确定锚杆埋置深度、锚杆层数﹑锚杆的垂直 间距和水平间距、锚杆的倾角以及锚杆的长度等。 间距和水平间距、
锚杆埋置深度：最上层锚杆要有足够的覆土厚度，即锚杆的垂直 足够的覆土厚度， 分力应小于上面的覆土重量。最上层锚杆上面需不小于4m的覆土 厚度 锚杆层数取决于支护结构的截面和其所承受的荷载。上下层间距 为2～5m，水平间距多为1～4.5m，或控制在锚固体直径的10倍。 锚杆的倾角≥12.5°（ 规程规定锚杆的倾角在15°～25°间，并 ° 锚杆的倾角 ≤45°） 锚杆的长度一般要求锚固体置于滑动土体之外的好土层中，通常 锚杆的长度 长度为15～25m，锚固体长度5～7m。（规程规定：锚杆自由段 长≥5m，超潜在滑裂面（或者主动滑动面）1.5m。
土层锚杆例题 ex3 某大厦高24层，地下室2～3层，基坑挖深 13m，土质为砂土和卵石。桩基采用直径800 ㎜的人工挖孔灌注桩，桩距1.5m，采用一道 土层锚杆拉结。土层锚杆在地下4.5m ,水平间 距1.5m，钻孔直径140㎜，倾角13°，地面均 布荷载按10KPa计，γa=19KN/m3 γ γP=19.5KN/m3 øa=40 °, øP=45°载能力 因拉杆与锚固体间的极限握 裹力远大于锚固体与土体间的极限侧阻力，故 在拉杆选择适当的前提下，锚杆的承载能力主 要取决于锚固体与土体间的极限侧阻力。 锚杆承载能力的计算理论 计算理论本书就列出7种之多。 种 计算理论
3.3.2 锚杆的承载能力 锚杆的承载能力即极限抗拔力 承载能力即极限抗拔力，锚杆的承载能力通常取决于拉杆的极限抗 承载能力即极限抗拔力
土层锚杆设计
《技术规程》规定： 技术规程》规定： 锚杆自由段长度≥5m，应超过潜在滑裂 面1.5m； 土层锚杆锚固段长度≥4m； 锚杆杆件 下料长度应为锚杆自由段、 锚 下料长度应为锚杆自由段 、
固段及外露长度之和。 固段及外露长度之和。
土层锚杆设计
《技术规程》规定： 技术规程》规定 锚杆布置应符合： 锚杆布置 锚杆上下垂直距离≥2.0m， 水平距离≥1.5m； 锚固体上覆土层厚度≥4.0m； 锚 杆 倾 角 宜 为 15° ～ 25° ， 且 不 大 于 ° ° 45°。 °
锚固段处于稳定土 锚固段 层中，是承载力的 主要来源。锚杆锚 主要来源。 头的位移主要取决 于自由段。
45 +
第一节 土层锚杆的构造
土层锚杆的承载能力取决于
拉杆强度 拉杆与锚固体之间的握裹力 锚固体与土壁之间的摩阻力
等因素。 但主要取决于后者。
第一节 土层锚杆的构造
要增大单根土层锚杆的承载能力，不能依靠
2. 土层锚杆的松弛 对于需要施加预应力的土层锚杆，当施加预应力张拉到一定荷载 后将其锚固，随着时间的推移，土层锚杆的锚头部下保持不变，而锚 杆内力随时间而递减。 ① 通过张拉使自由段的钢拉杆产生弹性伸长，对锚固体产生预应力， 以限制锚固土层的变形； ② 通过施加预应力对土层锚杆进行试验，可揭示设计与施工的差错， 证实土层锚杆的适用性，预测其工作情况； ③ 检验土层锚杆与板桩等支护结构协同工作的情况。 施加预应力值越高，松弛引起的荷载损失越大。 施加预应力值越高，松弛引起的荷载损失越大。
第四章
土层锚杆
第四章
土层锚杆
土层锚杆（也称土锚）是一种新型的受 拉杆件，其一端与支护结构联结，另一 端锚固在土体中，将支护结构和其它结 构所承受的荷载通过拉杆传递到处于稳 定土层中的锚固体上，再由锚固体将传 来的荷载分散到周围稳定的土层中去。 土层锚杆不仅用于临时支护结构，而且 在永久性建筑工程中也得到广泛的应用。
上述计算式理论上虽反映出土层锚杆的受力特性， 但具体应用存在一些问题： ① 构成土层锚杆承载能力的侧阻力F和端阻力Q ② 不是同步增长的，不能简单叠加； ② 土体的抗剪强度 值难以精确确定； ③ 土体侧阻力分布不均匀。 综上所述，Tu 除以安全系数 ，即为锚杆的允许 除以安全系数1.5， 承载力。 承载力。
地下连续墙、灌注桩等），维护基坑稳定，对简化支 撑，改善施工条件和加快施工进度能起很大作用。
土层锚杆应用 水坝、电视塔、悬索桥、水池、栈桥、房屋建筑、高 架电缆铁塔、烟囱、飞机库大跨度结构、隧道孔壁、 公路一侧等。
3.2.2 土层锚杆的构造
1. 土层锚杆的组成 土层锚杆是由锚头﹑钢拉杆（钢索）、塑料套管、定位分割器和水泥砂浆 锚头﹑钢拉杆（钢索） 塑料套管、 组成。 2. 锚杆的锚头、钢材及附件 锚杆的钢材分粗钢筋、钢管及钢绞线，通称钢索，一般要求材料强度高。 沿钢索全长分自由段和锚固段。 自由段的钢索塑料套管保证张拉时自由伸长；锚固段内要求灌浆或压力灌 浆密实，与钢索有足够的握裹力。
y1 y2 y2 y3
二
拉强度、拉杆与锚固体直径的极限握裹力、锚固体与土体间的极限侧 拉强度、拉杆与锚固体直径的极限握裹力、 阻力。
l lf
lA
主动滑 动面
45o +
ϕ
2
3.3.3 锚杆的整体稳定性
土层锚杆的整体稳定性分为整体稳定性和深部破裂面稳定性两种。 整体失稳时，土层 滑动面在支护结构 的下面，由于土体 的滑动，使支护结
为控制土层锚杆在粘土中的蠕变，可采用以下方法： ① 通过土层锚杆的极限承载力，以便在锁定荷载不变的情况下保持 较小的K值。 ② 采用重复张拉，使锚杆的大部分塑性变形在锁定前发生。 ③ 采用适当的Ko值。（对于塑性指数大于17的淤泥质土，应进行蠕 变试验，以确定适当的Ko值。 土层锚杆的安全系数是指单根土层锚杆抗拔力的安全系数，至于土层 锚杆的各个部件的安全系数，可根据有关的设计规范确定。
Ea
q
4500 13.000
Ea2 EP
Γ=19KN/m3 Ea1 Øa=40°
C=0
t
Γ=19.5KN/m3 ØP=45° C=0
解：主动土压力系数
Ka
被动土压力系数
KP
40 o = tg 2 ( 45 o − ) = tg 2 ( 45 o − ) = 0 . 217 2 2
ϕ
1. 入土深度计算
∑M
B 2
=0
2 (2.06t + 53.56t + 348.39) (13 + t ) − 4.5 + 3 1 2 2 (2.17t + 28.21) (13 + t ) − 4.5 − 56.94t ( t + 13 − 4.5) = 0 3 2 1.37t 3 + 44.3t 2 + 455.61t + 1452.79 + 14.11t + 1.09t 2 + 54.42 + 4.34t − 37.89t 3 − 483.14t 2 = 0 − 36.52t 3 − 437.75t 2 + 474.06t + 1509.21 = 0 t + 1.98t − 12.98t − 41.33 = 0
深层破裂面破坏 q=10MPa
4.5m
a α δ
Eah
1
8.5m
A
G
h
dδ
Eah
2
c
2. 3 m
φ
Q b
θ
深层破裂面稳 定性验算
3.3.4 土层锚杆的蠕变与松弛 1.土层锚杆的蠕变 由于锚固支护结构的土层锚杆，始终承受着接近恒载的拉力， 锚固支护结构的土层锚杆，始终承受着接近恒载的拉力， 土层锚杆的变形一直在发展，这就是土层锚杆的蠕变。 土层锚杆的变形一直在发展， 对于软土地基，土的蠕变大，土层锚杆的蠕变就成为突出的 问题。 土层锚杆的蠕变主要由四个部分组成。 ① 自由段的伸长 S（一般为弹性变形） 自由段的伸长δ ② 锚固体的伸长 a(荷载较小为弹性变形，荷载较大，出现 锚固体的伸长δ 裂缝，即为塑性变形） ③ 锚固体周围土体在一定范围内的剪切变形ρ（荷载较小为 锚固体周围土体在一定范围内的剪切变形ρ 弹性变形，荷载较大时即为塑性变形，并伴随粘性流变） ④ 锚固体与土体的相对滑动 锚固体与土体的相对滑动S（这种变形一般不允许产生） 故土层锚杆的蠕变，表现为弹性、塑性和粘性流变之和，是 一个较为复杂的问题。
锚具 台座 台座 支护结构 锚固体 拉杆 锚具
支护结构 端部扩大体
承压板
锚固体
圆柱型
承压板
扩大圆柱型
第一节 土层锚杆的构造
土层锚杆根据主动 土层锚杆
滑动面，分为自由 滑动面， 段lf和锚固段lA。
自由段处于不稳定 自由段 土层中，与土层尽 量分离，其作用是
ll f
lA
主动滑动面 ϕ o
2
将锚头所承受的荷 载传递到锚固段去。
增大锚固体的直径，主要依靠增加锚固体的 增大锚固体的直径，主要依靠增加锚固体的 长度，或采取技术措施把锚固段作成扩体、 长度，或采取技术措施把锚固段作成扩体、 把锚固段作成扩体 及采用二次灌浆。 及采用二次灌浆。 二次灌浆