预应力锚索技术与设计(蒋忠信)
预应力锚索(方案)
预应力锚索(方案)预应力锚索(方案)一、引言预应力锚索是一种材料力学中常用的概念，指的是在混凝土结构中应用预应力技术时，通过锚具固定一端，施加预先计算好的预应力力值，以增加结构的承载能力和延性。
本文将详细介绍预应力锚索的设计、施工、监测和维护等方面。
二、预应力锚索的分类预应力锚索可按不同的分类标准进行分类，包括锚索类型、应力形式和应用领域等。
下面将详细介绍各种分类及其特点。
2.1 锚索类型根据锚索的形状和材料，可以将预应力锚索分为钢绞线锚索、钢束锚索和碳纤维锚索等几种类型。
钢绞线锚索由多股钢绞线组成，具有较高的耐腐蚀性能和强度；钢束锚索由多个钢丝束组成，具有较高的承载能力和刚度；碳纤维锚索由碳纤维材料制成，具有轻质、高强度和耐腐蚀性等特点。
2.2 应力形式根据预应力锚索施加的应力形式，可以将其分为拉应力和压应力两种。
拉应力是指锚索受拉力作用，用于增加混凝土结构的承载能力；压应力是指锚索受压力作用，用于预压混凝土结构，提高结构的延性和耐久性。
2.3 应用领域预应力锚索在各种工程领域都有广泛的应用。
常见的应用领域包括桥梁工程、建造工程、地下工程和水利工程等。
不同的工程领域对预应力锚索的要求也有所不同，需要根据具体情况选择合适的锚索类型和施工方案。
三、预应力锚索的设计设计是预应力锚索工程的重要环节，决定了工程的安全性和可靠性。
预应力锚索的设计应包括以下几个方面。
3.1 受力分析在进行预应力锚索设计之前，需要对结构受力进行分析。
根据工程的具体情况，确定锚索的受力点和受力方向，计算出需要施加的预应力力值。
3.2 锚具选择选择合适的锚具是预应力锚索设计的关键。
锚具要能够固定锚索，传递预应力力值，并保证锚索和结构之间的可靠连接。
根据工程要求和锚具的性能参数，选择合适的锚具类型和规格。
3.3 锚固长度计算锚固长度是指预应力锚索在锚具和混凝土之间的有效钢筋长度。
根据锚索直径、锚具性能和混凝土强度等参数，计算出合适的锚固长度，以确保锚索与混凝土之间的受力传递。
预应力锚索参数设计与工程应用
预应力锚索参数设计与工程应用【1-煤炭科学研究总院北京100013，2-双鸭山矿业（集团）公司物资供应公司黑龙江双鸭山155100】摘要综合介绍了预应力锚索系列和主要参数设计方法。
在计算公式中引入锚具效率系数和张拉应力控制系数等重要参数，对确定锚索安全系数有重要参考价值。
关键词锚索系列参数设计1 引言锚索支护技术近年来发展迅速，尤其在我国煤矿巷道支护中占的比例越来越大，应用范围也越来越广。
目前锚索支护的应用已从岩巷发展到煤巷，在需要加大支护长度和支护强度的地方，这是一条十分有效的途径。
凡是遇到困难条件的支护问题，往往用锚索支护来解决。
锚索支护的显著特点是：锚索长度较长，能够锚入到深部较稳定的岩层中；锚索可施加预应力，承载力大。
一般说来，要提高锚索支护的可靠性，首先要保证锚索产品的质量，其次要保证锚索支护有足够的长度、适当的密度以及可靠的承载力。
锚索支护是一种主动支护，它的应用极大地提高了巷道支护的整体水平，对保证安全生产、实现高产高效起到了重要作用。
“九五”攻关以来，锚索支护成为煤矿巷道支护的主要形式，煤矿锚杆支护技术得到大面积推广，煤巷锚索支护也随之得到长足的发展。
煤巷锚索支护技术的成功应用有效地解决了煤巷支护的难题。
2 预应力锚索预应力锚索是向岩层传递力的一种支护手段，它可按给定的方向和荷载大小将力从岩体表面传递到岩层深处，从而使被加固的岩体受到一个有益的预压应力。
在这一过程中，岩体得到加固并使其强度增加，其他力学性能也会得到改善。
预应力锚索的作用有以下几个方面特点：①预应力锚索由高强度材料组成并有可靠的锚固体系，因而它能提供数量可观的预应力；②预应力锚索的长度一般较长，能够锚入到深部比较坚固稳定的岩层中去；③预应力锚索可按给定的载荷大小、方向设计和施工，目标明确，参数可灵活调整；④施工工艺简便，影响因素小，而且还能与其它加固措施相配合。
预应力锚索在结构上要形成系列，以满足岩巷和煤巷的不同需要；配套机具要小型化、轻型化和实用化；在施工工艺上也要形成一套完整的施工方法。
预应力锚索最佳倾角的技术经济分析
预应力锚索最佳倾角的技术经济分析预应力锚索最佳倾角的技术经济分析垫堡一}6(缺湛部第二勘测设计院岩土工程公司),预应力锚索是整治滑坡,加固边坡和深基坑护壁的一项新技术,近年来得到广泛的推广应用.锚索的倾角是预应力锚索设计中的一个重要参数,正确选取这一参数对受力状况和锚索长度有重要影响.一般认为,锚索的最佳倾角为(45.”1-∥2一)”,或锚索与jJ|面法线的最佳夹角为(90.一..根据这一经验,结合锚孔中下锚索,灌浆旗工的可行性,锚索倾角一般采用下倾10.～30..例如,铁二院在四川阿坝州草坡水电厂马岭山输水隧洞进13滑坡整治,南昆线宜耐车顺层石灰岩边坡加固,达成线悦来堆积层滑坡秸翟和成都中国银行大楼砂卵石深基坑护壁等各类预应力锚索工程的设计中,锚索角度采用下倾15.～30.,其它单位设计的锚索下倾角也为10.～20..本文拟从技术和经济角度,计算预应力锚索的最佳角度,在原有经验的基础上有所改进,以供预应力锚索设计之参考l预应力锚索最佳角度的技术分析..‘t采用预应力锚索整治滑坡,加固边坡,锚索提供的锚固力可瑟周瑷俸堵舶抗滑力.由,显抟,预应力锚索所增加的抗滑力声愈大,错固效果愈,当p值为最大值时,锚索向下倾角应该是受力最佳的角度.因此,求始索最佳受力角度的问题就是求声的极犬值问题.即==(cos(a+芦))g—sin(口+口))一0(口+口))则COS(a+f1)tgg==sin+Itg~p==tg+)I一口+卢故—P一口由的二阶导数的符号可判断极值的性质.由’一(n(a+~)tgg--cos(+p))I知’<0故—P—n时为极大值.由附图,锚索方向与滑面法线之交角为90所引用的.附固援应力铀索加周边墟柏力采田(2)(十p),亦即(90.一,这就是文献[2)铄一狠1程艳～,藿稿银Ⅲ,蒋忠信t预应力锚索最佳倾角的技术经济分析?l1?据此,当滑动面的形态和力学参数被确定后,锚索受力的最佳角度即可据式(2)确定.理论上,据式(2)确定的锚索最佳受力角度有以下三种情况:(1)当滑动面内摩擦角大于滑动面倾角n时,锚索最佳受力角度为正值,即向下倾斜I(2)当一时,一0,为水平锚索}(3)当<口时,<0,锚索应向上仲.一般情况下,滑动面内摩擦角小于或等于滑动面倾角,锚索最佳受力角度应为水平或上仰.但这种角度会给下锚索,灌浆带来极大困难,施工工艺不可行.同时,这种角度时锚索的长度会增大,在经济上不一定可取.因此,不能只从受力状况设计锚索角度.而应结合锚索角度与锚索长度的关系综合分析,并在施工可行的前提下,确定锚索角度.2从受力,自由段长度综合分析锚索的最佳角度一般情况,锚索与滑动面相垂直时自由段长度最小,锚索愈接近水平则自由段长度愈大.因此,从技术,经济综合角度分析,最佳锚索角度应是单位长度锚索所提供的抗滑力为最大时的倾角.以下分析单位长度自由段锚索提供抗滑力最大时的锚索角度.如附图所示,自由段在滑体范围内,锚固段在滑动面以下.以垂直滑动面时锚索自由段长度即滑体真厚度为单位长度,则下倾角的锚索的自由段长度为1/sin(+).单位长度锚索自由段提供的抗滑力:加一[sin(‘一)gCOS(+)]sin(a+卢)(3)p’a--p,C2sin(+~)cos(+)g升COS(口+)--sin.(+))令=0,则2sin(口+~)cos(+)tg升COS.(口+)一sin.+)=o化简并令(口+)≠45’,则tgE2(a+/~)]-tg升1=0(4)式(4)表达了从受力和自由段长度综合分析所得锚索最佳角度卢与滑动面参数9的关系.式(4)之解为:(+)一45’+;tlp~=45.+一口(5)式(5)是从受力和自由段长度综合分析的锚索最挂角度的表达式.这一结果与文献Eli的结果一致.显然,滑动面倾角一般小于45.,故应大于2,此时单位自由段长度提供的抗滑力为最大.但是,单位锚索长度提供最大抗滑力分析中还应考虑锚固段长度这一因素,而锚固段提供最大抗滑力时的锚索角度仍按式(2)计算.3从受力与全锚索长度综合分析锚索的最佳角度令锚索长度由随锚索fI面角卢而变化的自由段长度和锚固段长度共同组成.单纯考虑锚固段时,锚索最佳倾角按式(2)计算,单纯考虑自由段时,按式(5)计算.同时考虑自由段和锚固段时,应按二者长度加权计算值.设锚固段长度为自由段长度的倍.一般情况下,K--0.2～1.0.此时,按式(2)(5)加权计算值的算式应为:(口)+(45.+罢一口)一—————L化简得一+.(6)一十干一.(6)C,,712?路基工程1995年第5期(总第62期)由式(6)可知,锚索的最佳角度卢与滑动面倾角a,滑动面内摩擦角锚固段与自由段长度比三个因素有关.式(6)所得卢值是锚索真正的最佳角度.卢值与滑动面颊角a呈互补关系,随a增大而减小.卢值与滑动面内摩擦角呈正增长关系,卢随增大而增大.卢值与锚固段长度比的关系较复杂,在一般情况下,随的增大而减小.按锚同段长度与自由段相等(=1)和锚固段长度为自由段的20(=0.2)这两种极端情况分析,由于一般情况下a<30.,l,故都会有卢>0,即锚索最佳角度是下倾的,且一般不会超过30.此时,锚索施工也是可行的.4结论(1)预应力锚索的自由段的长度因锚索角度而变化,其最佳角度为单位自由段长度提供最大抗精力时的角度.这一结果与文献C13,[2]引用的已有经验一致.(2)预应力锚索由锚同段和自由段组成,真正的锚索最佳角度是锚固段最佳角度与自由段最佳角度的加权平均角度.(3)按式(6)确定的锚索最佳角度,不但是技术,经济综合比较的最佳点,而且一般下倾角30以内,施工也是可行的.参考文献1晨湘生.等.应力■索在董冶靛砖■害膏边垃中的应用.路基工程,1992,(6)2李叠.苒楚生.应为■索技术在滑垃中的应用.砖基工程-1992,(6)收{1日期|1995—0z一17-----------■■-------------------------●---■■-高速铁路发展动向世界上通常把旅客列车速度在120km/h以下的称为低速铁路;200km/h以上称为高速铁路.1.第一代高速(210kin/h)t日本1964年l0月建成通车,翌年实现最高时速210km/h.目前实现200km/h最高时逮的国家有日本,法国,英国,意大利,俄等国.2.第二代高速(250~300kin/h);日本1975年建成山阳新干线及以后的东北新干线,上越新干线,达到240km/h最高时逮.法国巴黎,里昂的东南新干线实现了最高时速270km/h.3.第三代高速(500km/h)t据研究时速选300km/h以上时,空气阻力要消耗机车功率95,必须研制新型运输工具如气垫车,磁浮车等.4.第四代高速;当速度超过500km/h后,空气阻力非常巨大,所以有真空管遭磁浮线路的设想,预计2l世纪有可能实现.我国第一条已通车的准高速(160km/h)铁路为广深铁路.拟建的京沪高速铁路的速度目标值,经前几年全路专家学者深入研究论证提出近期为250km/h,远期为3O0～350km/h.随着研究工作的深入及大量反馈信息,目前仍在作进一步研讨:昊学诅供椿。
南昆铁路路基边坡工程技术研究_蒋忠信
第21卷 第9期岩石力学与工程学报 21(9)：1408～14142002年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept .，20022000年12月6日收到初稿，2001年4月3日收到修改稿。
作者 蒋忠信 简介：男，1941年生，1965年毕业于北京大学地貌学专业，现任教授级高级工程师，主要从事地质灾害与岩土工程方面的设计与 研究工作。
南昆铁路路基边坡工程技术研究蒋忠信 曾令录 李安洪(铁道部第二勘测设计院 成都 610031)摘要 南昆铁路路基地段长，工程难度大，在铁路建设中，路基边坡工程是主要的技术关键之一。
对此，开展了碎 裂膨胀岩路基边坡处理、破碎软岩路堑高边坡挡护和路堤高边坡新型支挡结构(锚拉式桩板墙，新型拉筋加筋土挡土墙)等项结合工程的科研试验，取得突出成果，为南昆铁路的顺利建成和安全运营提供了科学依据。
关键词 南昆铁路，路基边坡工程，膨胀岩路基，路堑高边坡，锚拉式桩板墙，新型拉筋加筋土挡土墙 分类号 U 213.1，U 213.1+3 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2002)09-1408-071 前 言南昆铁路，东起南宁，西至昆明，北接红果，全长900 km ，是具有20世纪90年代技术水平的大能力电气化铁路干线，于1997年11月建成通车，1999年获铁道部科技进步特等奖。
该铁路地处西南山区，地质复杂，地形险峻，路基地段长达632 km ，工程难度大，膨胀岩边坡处理、软岩高边坡和陡坡高路堤挡护是主要的技术问题之一[1]。
对此，结合铁路建设，选择代表性工点，对路基边坡工程技术进行了相应的试验研究，取得系列成果并在全线应用推广，解决了设计施工和运营防灾的关键问题，推动了铁路路基工程的技术进步。
2 南昆铁路路基边坡工程技术问题南昆铁路因其复杂的地形地质条件，路基边坡工程有以下3方面技术难题[2]。
锚固岩体力学特性试验研究
锚固岩体力学特性试验研究付宏渊;蒋中明;李怀玉;曾铃【摘要】In order to study the reinforcement effect of an anchor rock slope reinforcement, through laboratory model tests of similar material in the uniaxial compression case and different situations, the compressive strength, elastic modulus and anisotropy of rock mass with anchor were studied. The results show that vertical and horizontal peak intensity of rock mass with anchor are improved to different degrees. Samples of rock mass with vertical and horizontal anchors with the same anchor density and the same load conditions indicate different strength and deformation features in vertical and horizontal direction. The elastic modulus of rock mass with vertical anchors is 16% -26% greater than that of the rock mass with horizontal anchors.%为了研究锚杆加固岩体边坡后的加固效果,通过室内相似材料模型试验,在单轴压缩情况下,研究不同加锚方式对岩体抗压强度、弹性模量,锚固岩体各向异性的影响.研究结果表明；垂直加锚试件和水平加锚试件的峰值强度得到不同程度提高:垂直加锚和水平加锚在相同的加锚密度以及相同的加载条件下,不同的锚杆布置方向表现出不司的强度及变形特征:垂直加锚时试件的弹性模量比水平加锚时的弹性模量高l6％～26％,表明在进行稳定性分析时,加锚岩体宜按各向异性材料进行考虑.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)007【总页数】7页(P2095-2101)【关键词】锚固岩体;力学性能;模型试验【作者】付宏渊;蒋中明;李怀玉;曾铃【作者单位】长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙,410004;长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙,410004;长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙,410004;长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙,410004【正文语种】中文【中图分类】TU443锚杆应用边坡工程是一种有效的加固措施。
岩土工程中的预应力锚索设计
岩土工程中的预应力锚索设计摘要：本文首先介绍了岩土锚固技术的特点和预应力锚索的应用，然后分析了预应力锚索的设计，最后指出了预应力锚索设计中存在的几个问题。
关键词：岩土工程；预应力锚索；设计；应用；存在问题预应力锚固技术在近代岩土工程中得到广泛的应用，并取得较大的成功。
预应力锚索是指通过钻孔(或预留孔道)将主要承受拉力的钢绞线、高强度钢丝设置于稳定地层内(或稳固构筑物上)，并在被加固体表面通过张拉产生预应力使被加固体双面受压的结构物。
预应力锚索几经改进，特别是发展到第三代，其内锚固头已基木实现了均匀受力，结构体系趋于完善，主要由内锚固段、自由段和锚固头三部分构成，锚固头又由垫墩、钢垫板和锚具等组成。
锚索的预应力主要起到如下的作用：①岩土体在预应力锚索的作用下物理力学性能得到一定程度的改善，增加了坡体的稳定性；②岩土体在锚索法向分力作用下，提高了滑移面的抗剪强度，增大了坡体阻滑力；③岩土体在锚索的作用下，使初始裂隙闭合、贴紧，这大大提高了岩土体的整体性。
1 岩土锚固技术的特点岩土锚固技术是通过埋设在岩土体中的受力筋，将结构物与岩土体紧紧地联锁在一起，同时依赖杆体与岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力或使岩土体自身得到加固，以保持岩土体的稳定。
与传统的边坡治理方法相比，具有如下优点：1.1经济性好锚固技术既可单独使用，充分利用岩土体自身强度，从而节省大量工程材料，同时可与其他结构物组合使用，改善其受力状态，因此，具有显著经济效益。
1.2深层加固根据工程需要，加固深度可达数十米之深。
1.3主动加固能够主动控制岩土体变形，调整岩土体应力状态，有利于岩土体的稳定性。
预应力锚索结构是在岩土体及被加固结构物产生变形之前就发挥作用，这与挡土墙、抗滑桩等支挡结构在岩土体变形后才发挥作用的被动受力状态有着本质的区别。
1.4施工快捷灵活施工采用机械化作业，具有工艺灵巧、施工进度快、工期短、施工安全等特点，用于应急抢险更具有独特优势，同时，锚杆的作用点、锚固角、间距、长度等参数可以根据现场的需要方便地设定并可以相应的调整。
预应力锚索质量控制要点
预应力锚索质量控制要点一、引言预应力锚索是一种常用于建筑结构中的重要构件，用于增加结构的承载能力和稳定性。
为了确保预应力锚索的质量，需要进行严格的质量控制。
本文将详细介绍预应力锚索质量控制的要点。
二、材料选择1. 钢材：预应力锚索所使用的钢材应符合相关标准要求，并进行质量检测。
常用的钢材有Q235、Q345等，其强度和耐腐蚀性能需满足设计要求。
2. 预应力锚固材料：预应力锚索的锚固材料应选择质量可靠、耐久性好的产品。
常用的锚固材料有环氧树脂、聚氨酯等，其粘结强度和耐久性需符合设计要求。
三、制作工艺1. 预应力锚索的制作应按照相关工艺规范进行，包括锚固长度、预应力锚头的制作、锚固端的处理等。
制作过程中应注意操作规范，确保质量。
2. 预应力锚索的张拉过程应严格控制，包括张拉力的控制、锚固长度的控制等。
张拉过程中应使用专业的张拉设备，并进行实时监测，确保预应力锚索的质量。
四、质量检测1. 钢材的质量检测：对所使用的钢材进行化学成分分析、力学性能测试等，确保其符合设计要求。
2. 锚固材料的质量检测：对预应力锚固材料进行抗剪强度测试、耐久性测试等，确保其质量可靠。
3. 预应力锚索的质量检测：对制作好的预应力锚索进行抗拉强度测试、锚固长度测试等，确保其质量满足设计要求。
五、质量控制要点1. 设计要求：预应力锚索的质量控制应符合相关设计要求，包括锚固长度、预应力锚头的尺寸、锚固端的处理等。
2. 制作工艺：预应力锚索的制作应按照相关工艺规范进行，确保操作规范、工艺可靠。
3. 张拉控制：预应力锚索的张拉过程应严格控制，包括张拉力的控制、锚固长度的控制等。
4. 质量检测：对钢材、锚固材料和预应力锚索进行质量检测，确保其质量满足设计要求。
5. 质量记录：对预应力锚索的制作、张拉等过程进行详细记录，包括材料合格证明、张拉过程监测数据等。
六、质量保证措施1. 严格的质量管理体系：建立完善的质量管理体系，确保预应力锚索质量控制的全过程可追溯、可控制。
预应力锚索质量控制要点
预应力锚索质量控制要点一、引言预应力锚索是一种常用的结构加固材料，用于增加混凝土结构的承载能力。
为了确保预应力锚索的质量，需要进行严格的质量控制。
本文将介绍预应力锚索质量控制的要点，包括材料选用、加工创造、安装施工和质量检测等方面。
二、材料选用1. 钢材选用：预应力锚索的主要材料是高强度钢丝，应选择符合国家标准的优质钢材，并进行必要的材料试验。
2. 锚具选用：锚具是预应力锚索的重要组成部份，应选用符合设计要求的锚具，并进行必要的锚具试验。
三、加工创造1. 钢丝加工：钢丝应按照设计要求进行加工，包括拉拔、切割和弯曲等工艺。
加工过程中要保证钢丝的尺寸精度和表面质量。
2. 锚具创造：锚具的创造应符合相关标准和技术要求，包括锚具的材料、尺寸、加工工艺等方面。
四、安装施工1. 锚索布置：在进行锚索布置前，需要进行相关的测量和标志，确保锚索的位置和方向符合设计要求。
2. 锚固：锚固是预应力锚索的关键工艺，应按照设计要求进行锚固，包括锚固长度、锚固力和锚固方式等方面。
3. 紧固：在锚固后，需要进行紧固作业，确保预应力锚索的预应力力值符合设计要求。
五、质量检测1. 钢丝检测：对钢丝进行必要的力学性能和化学成份检测，确保钢丝的质量符合设计要求。
2. 锚具检测：对锚具进行必要的力学性能和表面质量检测，确保锚具的质量符合设计要求。
3. 锚索检测：对已安装的预应力锚索进行必要的力学性能和预应力力值检测，确保锚索的质量符合设计要求。
六、质量控制要点1. 严格执行相关标准和技术规范，确保预应力锚索的质量符合设计要求。
2. 加强施工过程中的监督和检查，及时发现和解决质量问题。
3. 建立健全的质量管理体系，包括质量文件和记录的管理、质量培训和质量检查等方面。
4. 加强与设计、施工单位的沟通与协调，确保质量控制的有效实施。
七、结论预应力锚索质量控制是确保混凝土结构安全可靠的重要环节。
通过严格的材料选用、加工创造、安装施工和质量检测等措施，可以有效控制预应力锚索的质量，提高结构的承载能力和使用寿命。
预应力锚索损伤软化精细有限元模型
预应力锚索通过钻孔将钢筋、钢绞线或高强度 钢丝固定于深部稳定的地层中，并在被加固体表面 通过张拉产生预应力，从而达到使被加固体稳定和 限制其变形的目的[1]。因其经济合理、安全可靠、 对岩土体扰动小、施工快捷等优点而被广泛应用于 岩土体的加固工程中 。 锚固段是预应力锚索主要受力结构，其依靠钢 筋或钢绞线与砂浆、砂浆与岩体孔壁的界面相互作
Study of prestressed anchor cable by damage softening detailed finite element model
ZHANG Xiong1，CHEN Sheng-hong2
（1. China Hydropower Engineering Consulting Corporation, Beijing 100120, China; 2. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China）
第 35 卷第 10 期 2014 年 10 月
文章编号： 1000－7598 (2014) 10－3013－08
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.35 No. 10 Oct. 2014
预应力锚索损伤软化精细有限元模型
张 雄 1，陈胜宏 2
（1. 中国水电工程顾问集团有限公司，北京 100120；2. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072）
O
图 3 荷载-位移本构关系[3] Fig.3 Constitutive relation of load-displacement[3]
预应力锚索技术与设计(蒋忠信)
预应力锚索技术与设计(蒋忠信)预应力锚索技术与设计预应力锚索技术与设计是结构工程领域中的一项关键技术，它通过施加预先设定的拉力来增强混凝土结构的承载能力和耐久性。
本文将详细介绍预应力锚索技术的原理、设计方法和施工要点。
第一章：预应力锚索技术概述本章将介绍预应力锚索技术的基本概念、发展历程以及在结构工程中的应用。
首先介绍预应力锚索的定义和分类，然后回顾其发展历程，探讨其在桥梁、大型建筑和地下结构中的应用情况。
第二章：预应力锚索原理本章将详细阐述预应力锚索的工作原理。
首先介绍预应力锚索的构造和组成部分，然后讲解预应力锚索的工作过程，包括锚固、张拉和锚定等关键步骤。
最后分析预应力锚索的力学特性和受力状态，解释其增强结构承载能力的原理。
第三章：预应力锚索设计方法本章将介绍预应力锚索的设计方法和设计原则。
首先介绍预应力锚索设计的基本流程和步骤，然后详细讲解预应力锚索的设计参数和计算方法，包括拉力大小的确定、锚索数量的计算和稳定性的分析等。
此外，还将提供设计实例和注意事项供读者参考。
第四章：预应力锚索施工要点本章将介绍预应力锚索的施工要点和施工控制措施。
首先讲解预应力锚索的材料选用和质量要求，然后详细描述预应力锚索的施工过程，包括钢束预拉、锚固和锚定的操作要点。
最后，提供施工中可能遇到的问题和解决方法，确保施工质量和安全。
第五章：预应力锚索的监测与维护本章将介绍预应力锚索的监测与维护方法。
首先介绍预应力锚索的监测范围和监测方法，包括张拉力监测、变形监测和腐蚀监测等。
然后讲解预应力锚索的维护措施，包括防腐保护、定期检测和维修等，以延长锚索的使用寿命。
第六章：预应力锚索技术进展与展望本章将总结目前预应力锚索技术的应用现状并展望未来的发展方向。
首先分析国内外预应力锚索技术的发展趋势和应用领域，然后提出技术改进和创新的方向，探讨预应力锚索技术在未来的发展潜力和挑战。
附件：1. 预应力锚索设计实例图纸2. 预应力锚索材料规格书3. 预应力锚索施工工艺流程图4. 预应力锚索监测报告样本法律名词及注释：1. 工程建设法：指中华人民共和国国家工程建设法规定的法律，包括建设工程领域的法律法规、规章和其他规范性文件。
预应力锚索(详细完整版)
预应力锚索预应力锚索是一种常用的结构工程技术，用于在混凝土构件中施加预应力力。
一、总则(1)本方案适用于预应力锚索的设计、施工和验收工作，旨在确保预应力锚索的质量和可靠性。
(2)本方案应符合国家相关标准和规范要求，如《建筑结构预应力混凝土设计规范》等。
(3)预应力锚索应由具备相应资质和经验的专业施工队伍进行。
二、设计要求(4)预应力锚索的设计应由专业结构工程师进行，包括以下要求：1．根据结构荷载和预应力设计要求，确定预应力锚索的布置、数量和位置；2．确定锚固点的混凝土配筋和尺寸；3．确定锚索的材料、规格和技术参数。
三、锚索选择与安装(5)根据设计要求，选用合适的预应力锚索系统和锚头，包括以下步骤：1．根据预应力力值和锚固长度，选择合适的锚索规格；2．选择符合标准要求的锚头和锚具；3．确保锚索的材质、强度和防腐性能符合要求。
(6)锚索的安装应按照以下步骤进行：1．清理锚固点，确保其表面无污染和损坏；2．安装锚头，确保其与混凝土牢固连接；3．将锚索通过锚头并拉紧，使其施加预应力力；4．在锚固点处灌注耐久性良好的灌浆材料，确保锚索与混凝土之间有良好的粘结。
四、施工控制(7)预应力锚索的施工应按照以下步骤进行控制：1．施工前应进行必要的试验和检测，确保材料和设备的质量；2．严格按照设计要求和施工方案进行施工，确保锚索的正确安装和预应力力的施加；3．做好记录工作，包括施工过程的检查、验收和问题处理等。
五、质量验收(8)预应力锚索的质量验收应符合以下要求：1．进行力学性能测试，包括锚索的承载能力、预应力力值等；2．检查锚固点的几何尺寸和表面质量；3．进行可靠性检测，如超声波检测、剪切试验等。
六、保养与维护(9)完成预应力锚索后，应进行保养与维护工作，包括以下内容：1．定期检查锚索及锚头的安全状况，发现问题及时修复；2．防止锚索受到腐蚀和损坏；3．定期对锚索进行松动力度的检查，及时处理松动问题。
以上是一个详细完整版的预应力锚索方案，其中包含了设计要求、锚索选择与安装、施工控制、质量验收以及保养与维护等重要步骤。
预应力锚索技术与设计(蒋忠信)
自由段为传递预应力的段落。为了达到预应力锚索对 滑带的加固效果，锚索自由段一般要穿过滑带。必须保证 自由段钢绞线的有效防腐，避免因钢绞线锈蚀导致锚索强 度降低。自由段钢绞线通过外套塑料管与砂浆隔离以达到 自由变形之目的，加固滑坡时自由段往往置于滑体部位。
外锚固段是通过锚具将锚索固定于结构物或抑制件上， 在承力的条件下锁定的部分，也是施加预应力张拉后的锁 定部件。滑体地表岩土体承载力较高时往往采用钢筋混凝 土垫墩，地表岩土体承载力较低或坡面过陡时，往往采用 地梁或格构梁。预应力锚索所用锚具应符合国家现行《预 应力筋用夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85)的规定。
对圆弧形滑面：F1=W1d1/R-W2d2/R) (K1-1) —荷载增大法(11-1)
F2=W1d1/R-W2d2/R) (K1-1)/ K1—强度折减法(11-2)
式中W1、W2分别为下滑段、阻滑段的滑体重，d1、d2
分别为W1、W2重心至滑面圆心铅垂线的力臂。
F1=K1×F2
（12）
（三）确定锚固力与张拉值
（4）经济上，滑体较厚时宜用预应力锚索，滑体较 薄时宜用抗滑桩。因为锚索长度与滑体厚度呈线性关系， 而抗滑桩不但长度与滑体厚度呈线性关系，而且因滑体愈 厚则下滑力作用点愈高因而弯矩愈大，桩的截面积和配筋 与滑体厚度亦呈线性关系，因而桩的工程量大，不经济。
（5）施工上，预应力锚索工艺较复杂，松散滑体中 造孔难度较大，施工机械多且可受地形限制，而抗滑桩工 艺较简单，施工机械少，不受地形限制。同时，预应力锚 索的表观有效性不如抗滑桩，而抗滑桩人工开挖桩井的表 观安会性又不如预应力锚索。
（3）锚固段设计问题。如后所述，锚索设计中以剪应 力沿锚固段全长均匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固 段的长度。但事实上，剪应力在锚固段并非均匀分布，而 是呈单峰曲线状分布，按剪应力均布计算锚固段长度趋于 不安全。目前，这一曲线的机理和模型尚在探讨中，锚固 段设计只能变通地解决。
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2、预应力损失与张拉值 为减少锚索锁定后的预应力损失，可通过以下三种途 径： （1）加大垫墩尺寸，减小锚墩底面对岩土体的压力水 平。 （2）采用小吨位锚索，如500kN、750kN级锚索。 （3）多次张拉与超张拉。后一次张拉可补偿前一次张 拉后的预应力损失；按超过设计预应力进行锁定前的超张 拉，可弥补地层压缩徐变所致预应力损失。超张拉值根据 测试和经验而确定，一般土体控制在25%以内，岩体则控 制在10%以内。
对圆弧形滑面：F1=W1d1/R-W2d2/R) (K1-1) —荷载增大法(11-1)
F2=W1d1/R-W2d2/R) (K1-1)/ K1—强度折减法(11-2)
式中W1、W2分别为下滑段、阻滑段的滑体重，d1、d2
分别为W1、W2重心至滑面圆心铅垂线的力臂。
F1=K1×F2
（12）
（三）确定锚固力与张拉值
2、预应力损失
锚索预应力的损失有4个原因：
（1）锚具、夹片内缩所致预应力损失N1
Nl = A·σl
σl = ∑△L / L·Ey
（2）
（2）张拉系统摩阻所致预应力损失N2
PX = P0·e - (μα+ kx) （3）钢绞线松弛所致预应力损失N3
（3）
初始应力越小松弛损失预应力的终值也越低，设计预
（4）经济上，滑体较厚时宜用预应力锚索，滑体较 薄时宜用抗滑桩。因为锚索长度与滑体厚度呈线性关系， 而抗滑桩不但长度与滑体厚度呈线性关系，而且因滑体愈 厚则下滑力作用点愈高因而弯矩愈大，桩的截面积和配筋 与滑体厚度亦呈线性关系，因而桩的工程量大，不经济。
（5）施工上，预应力锚索工艺较复杂，松散滑体中 造孔难度较大，施工机械多且可受地形限制，而抗滑桩工 艺较简单，施工机械少，不受地形限制。同时，预应力锚 索的表观有效性不如抗滑桩，而抗滑桩人工开挖桩井的表 观安会性又不如预应力锚索。
3. 预应力锚索的主要问题 （1）预应力衰减问题。如前所述，加固松散体的锚索 的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的，在规范施工 的条件下，对预应力锚索的长期有效性的耽心是不必的。 （2）钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀，由于采用了钢绞 线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施, 问题基 本解决。现最关注的是应力腐蚀，即钢绞线长期处于高拉 应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破断的问 题。由于预应力锚索面世仅数十年，作为百年大计的抗滑 工程, 尚未全程经受捡验，因此目前应以加大锚索钢绞线的 安全储备、规范张拉工艺来应对。
反算中滑动面位置、形态、滑体后缘裂隙状态、地下
水资料等非常重要，为此须进行详细的地质勘察工作。对 应急勘查中没有足够时间进行滑坡地质工作的工点，应充 分利用了施工地质资料进行反分析，即通过锚索钻孔揭示 的滑面情况对原设计进行修改，即动态设计。
确定了滑动面的强度指标后，根据不同工况、工程的 重要等级、地质情况清晰程度等确定所需的安全系数，根 据有关下滑力公式计算出滑坡下滑力。
（四）预应力锚索结构
拉力式非全粘结型预应力锚索由锚固段、自由段和外 锚固段构成，外锚固段又由结构物或抑制件（垫墩、格构 等）、钢垫板和锚具等组成。
锚索体采用高强度低松驰的钢绞线制作，钢绞线应符 合国标标准(GB/T5224-95) 或参照美国标准(ASTMA41690a) 执行。
锚固段是为锚索提供抗拔力的地段，加固滑坡时一般 置于滑动面（潜在滑动面）以下的稳定岩体中，通过灌浆 将钢绞线与岩体连为整体以提供抗拔力。锚固段提供的抗 拔力大小与锚索钢绞线强度、钢绞线与砂浆的握裹力以及 砂浆与孔壁岩体的结合力有关。
预应力锚索技术与设计
中铁二院 蒋忠信
C25砼 封闭锚头
岩面
4φs 15.24钢绞线
φ110钻孔
自由段
φs 15.24钢绞线 3000
28°
A A
A—A
水泥砂浆 φ25灌浆管 1000 1000 1000
扩张环
1∶1水泥砂浆 φ25塑料灌浆管 1:5
导向帽
φ110
锚固段
预应力锚索结构示意图
紧箍环
岩石坡面
220
钢板 300×300×20
D—D 锚墩封锚头
一、预应力锚索技术
（一）预应力锚固技术
预应力锚固技术的优点是： ①能充分发挥高强钢材、钢丝、钢绞线等材料的良好 性能； ②最大限度地利用岩土介质的内在强度和潜力，加强 自承和自稳能力； ③主动加载用以改善工程结构的应力状态，提高受加 固体的强度； ④确保工程施工的安全及岩土体的长期持续稳定，约 束其变形。
3、锚固力分布 锚索设计中以砂浆与孔壁间的剪应力沿锚固段全长均
匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固段的长度。但剪应 力在锚固段并非均匀分布，而是在前段集中并形成峰值， 然后逐渐向末端减小并最终趋近于0。按剪应力均布计算锚 固段长度，所得安全系数往往比实际偏大，趋于不安全。
从若干实例总结出，拉力型锚索锚固段的剪应力分布 曲线是以0为渐进线的单峰曲线。
近年国内外预应力锚固技术主要成就： ① 应用领域日趋广泛，工程规模愈益扩大，社会和经 济效益明显； ② 新结构、新工艺不断涌现，适用于各种复杂受力条 件； ③ 新型锚固机具不断改进和完善，提高了施工效率和 工程质量； ④ 开发了新的锚固材料，极大地改善了锚固工作性能； ⑤ 理论研究取得新成果，锚固工程设计和施工纳入了 规范化标准。
用三参数的高斯曲线来描述锚固段剪应力τ分布曲线 较为贴切。即：
a eb(Ld)2
（4）
式中：L为从与自由段交点起算的锚固段的长度；
a、b、d为待求的曲线参数，b为负值。
有：
剪应力的极大值： τmax = a 极值处的锚固段的长度： Lmax = d 剪应力曲线拐点的横坐标： L' d
20 φ60 20
C
φ8钢筋
φ60钢管 δ＝2.8 C 100
扩张环大样图 1:5
100
60
B
60°
B φ60钢管 δ＝2.8
导向帽大样图 1:5
φs 15.24钢绞线
φ8钢筋
φ60钢管 δ＝2.8
C—C 1:5
4φs 15.24钢绞线
φ60钢管 δ＝2.8
B—B 1:5
200 400
C25砼 封闭锚头
2. 预应力锚索与抗滑桩的比较 （1）原理上，预应力锚索是主动加固，可改善岩土体 及结构面的强度，而抗滑桩是被动支挡。同时，锚孔压浆 亦可进一步提高岩土体及结构面的强度。 （2）变形上，预应力锚索适合于保护允许变形较小的 工程结构（如隧道），而抗滑桩允许变形较大。同时，预 应力锚索加固面积大，滞后变形的未加固区较小，而抗滑 桩为线状支挡，滑体滞后变形较预应力锚索加固明显。 （3）地质上，预应力锚索用于岩质滑坡加固比用于土 质滑坡更好，因为预应力衰减较小；而抗滑桩用于土质滑 坡加固比用于岩质滑坡更好，因为下滑力作用点较低。
自由段为传递预应力的段落。为了达到预应力锚索对
滑带的加固效果，锚索自由段一般要穿过滑带。必须保证 自由段钢绞线的有效防腐，避免因钢绞线锈蚀导致锚索强 度降低。自由段钢绞线通过外套塑料管与砂浆隔离以达到 自由变形之目的，加固滑坡时自由段往往置于滑体部位。
外锚固段是通过锚具将锚索固定于结构物或抑制件上， 在承力的条件下锁定的部分，也是施加预应力张拉后的锁 定部件。滑体地表岩土体承载力较高时往往采用钢筋混凝 土垫墩，地表岩土体承载力较低或坡面过陡时，往往采用 地梁或格构梁。预应力锚索所用锚具应符合国家现行《预 应力筋用夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85)的规定。
（3）锚固段设计问题。如后所述，锚索设计中以剪应 力沿锚固段全长均匀分布，采用平均粘结强度来计算锚固 段的长度。但事实上，剪应力在锚固段并非均匀分布，而 是呈单峰曲线状分布，按剪应力均布计算锚固段长度趋于 不安全。目前，这一曲线的机理和模型尚在探讨中，锚固 段设计只能变通地解决。
（4）锚索施工问题。包括松散体中跟管钻进问题，深 长锚孔钻进的纠偏问题，扩孔与二次压浆问题，张拉与锁 定工艺问题。正改进中。
当滑动面形态典型时，可不通过上述反算滑面抗剪强
度指标再正算下滑力的过程，直接根据现状稳定系数K0、设计安 全系数K1、单宽滑体重量W以及滑面形态特征用下述公式估算下 滑力F：
对直线形滑面：F1=Wcosα(K1-K0) —荷载增大法(10-1)
F2=Wsinα(K1-K0)/K1—强度折减法(10-2)
的抗剪强度
├—→预应力张拉值—┤→确定锚索吨位、间距与排数
计算锚索———┘ ↓↑
├→确定垫墩尺寸与配筋
的下倾角 ←———— 确定锚固段的 └→封头与连梁
位置与长度
预应力锚索设计流程框图
（二）确定滑动面的强度指标及滑坡下滑力
滑动面的强度指标可直接通过现场的滑动面大剪试验 获取。但少量大剪试验往往离散性较大，大量大剪试验费 钱费工又不现实，因此往往根据滑坡主轴断面采用反算法 来确定，即根据当前的滑坡状态，据经验确定其稳定系数， 再反算c、Φ值指标。对滑坡体所处稳定状态的评估带有很 大的经验性，应据滑体变形现状来厘定。当滑坡处于蠕动 阶段、滑动阶段时，现状稳定系数可分别在1.10-1.00、 1.00-0.95范围内取值。当滑坡未明显变形或己剧滑时，现 状稳定系数无法确定，不适于反算。
பைடு நூலகம்
（六）预应力锚索加固松散体滑坡的机理
1、应力传递与响应 有限元分析显示了预应力锚索加固松散滑体的有效性： （1）预应力在松散介质中传递和响应的规律与在岩体 中相似，可以通过增大正应力和阻滑剪应力起到抗滑作用。 （2）施加预应力时，坡体存在拉应力区。最大拉应力 值远小于土体强度，不致使坡面表土开裂变形。 （3）锚索加固变形模量较小的松散介质与加固变形模 量较大的岩体同样有效。 （4）松散滑体的厚度并不影响锚索的加固效果。