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锚杆稳定性分析计算及抗拔试验讲解

321 2021-04-25 09:39:48

在锚杆支挡结构体系中,有可能因支挡结构嵌固深度不足、基坑土体强度不足、锚杆抗拔力不足或地下水渗透作用过大而造成基坑失稳。具体的失稳形式包括∶支护结构倾覆失稳(嵌固失稳)、支护结构与基坑内外侧土体整体滑动失稳;锚杆的锚固段与土体之间的摩阻力不足而被拔出;基坑底部土体因强度不足而隆起;地层因地下水渗流作用引起流土(砂)、管涌以及承压水突涌等。因此,在锚杆设计过程中必须对基坑稳定性进行验算。锚杆稳定性验算请参考第 3 章内容。

锚杆的抗拔试验

在采用弹性支点法计算锚拉式支挡结构内力时需要事先知道刚度系数 Kg;在初步确定锚杆的极限抗拔承载力Rk 之后进一步验证 Rk 的合理性,都需要进行锚杆的抗拔试验。

锚杆的抗拔试验包括基本试验、蠕变试验和验收试验三种。试验要求包括;(1)试验锚杆的参数、材料、施工工艺及其所处的地质条件应与工程锚杆相同。(2)锚杆抗拔试验应在锚固段注浆固结体强度达到15MIPa或达到设计强度的 75%后进行。(3)加载装置(千斤顶、油泵)的额定压力必须大于最大试验压力,且试验前应进行标定。(4)加载反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载的要求,加载时千斤顶应与锚杆同轴。(5)计量仪表(测力计、位移计、压力表)的精度应满足试验要求。(6)试验锚杆宜在自由段与锚固段之间设置消除自由段摩阻力的装置。(7)最大试验荷载下的锚杆杆体应力,对预应力钢筋,不应超过其抗拉强度标准值的 0.9 倍;对普通钢筋,不应超过其屈服强度标准值。

1.基本试验

(1)同一条件下的极限抗拔承载力试验的锚杆数量不应少于3 根。(2)确定锚杆极限抗拔承载力的试验,最大试验荷载应大于预估破坏荷载。必要时,可增加试验锚杆的杆体截面面积。(3)锚杆极限抗拔承载力试验宜采用循环加载法,其加载分级和锚头位移观测时间应按表 5-2确定。

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锚杆抗拔试验中终止荷载的标准如下,只要符合其中之一就可终止试验;

(1)从第二级加载开始,后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的 2倍;

(2)锚头位移不收敛;

(3)锚杆杆体破坏。

循环加载试验应绘制锚杆的荷载-位移(Q-s)曲线、荷载-弹性位移(Q-s。)曲线和荷载~塑性位移(Q-sp)曲线。锚杆的位移不应包括试验反力装置的变形。

锚杆极限抗拔承载力应按下列方法确定∶

(1)单根锚杆的极限抗拔承载力,在某级试验荷载下出现上述终止继续加载情况时,应取终止加载的前一级荷载值;未出现时,应取最大试验荷载值。

(2)参加统计的试验锚杆,当极限抗拔承载力的极差不超过其平均值的 30%时,锚杆极限抗拔承载力标准值可取平均值;当级差超过其平均值的 30%时,宜增加试验锚杆数量,并应根据级差过大的原因,按实际情况重新进行统计后确定锚杆极限抗拔承载力标准值。

2.蠕变试验(请查阅相关规范) 3.验收试验

锚杆抗拔承载力检测试验的最大试验荷载,应按 5.7 节检测部分取值,同时尚应符合检测对锚杆杆体钢筋强度的要求。锚杆抗拔承载力检测试验可采用逐级加载法,其加载分级和锚头位移观测时间应按表 5-3 确定。

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锚杆试验时,当遇前述规定的终止继续加载情况时,应终止继续加载。单根锚杆的极限抗拔承载力应按本文前述规定确定。逐级加载试验应绘制锚杆的荷载-位移(Q-s)曲线。锚杆的位移不应包括试验反力装置的变形。验收试验中,符合下列要求的锚杆应判定合格∶(1)在最大试验荷载下,锚杆位移稳定或收敛;(2)对拉力型锚杆,在最大试验荷载下测得的总位移量应大于自由段长度理论弹性伸长量的 80%,且应小于自由段长度与 1/2 锚固段长度之和的理论弹性伸长量。

锚杆的检测应符合下列规定∶(1)检测数量不应少于锚杆总数的 5%,且同一土层中的锚杆检测数量不应少于3 根;(2)检测试验应在锚杆的固结体强度达到设计强度的 75%后进行;(3)检测锚杆应采用随机抽样的方法选取;(4)检测试验的张拉值参照表 5-4取值;(5)当检测的锚杆不合格时,应扩大检测数量。

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