邊坡工程錨索簡化設計方法

【摘 要】目前，《建筑邊坡工程技術規范》對錨索的計算給出了諸多計算公式，但是，由于里面考慮了過多的系數，求解起來比較麻煩。本文在保持規范中錨索求解計算的原則基礎上，通過分析，給出了《建筑邊坡工程技術規范》中錨索材料以及錨固段長度設計的簡便計算公式，并以鋼絞線為例，給出了其不同情況下的材料強度設計值以及巖石與錨固體粘結強度設計值的取值方法。本文的簡化設計方法可簡化設計，并供設計工程師應用。

【關鍵詞】錨索；錨固段；鋼絞線；錨固體；設計值

1 前言

隨著我國經濟建設的發展，邊坡工程在實際工程中應用越來越多。各種工藝的錨索也得到越來越廣泛的應用，如壓力型錨索、壓力分散型錨索[1]等。可見，錨索的設計在邊坡工程中顯的非常重要。目前，邊坡工程的設計主要參考并按《建筑邊坡工程技術規范》[2]來執行。但是規范在錨索的設計計算過程中設置了過多的系數參數，使得求解變得相對復雜。本文通過對規范研究分析，在保持規范設計計算方法的大原則下，對錨索的求解方法進行了簡化。

2 規范求解方法

邊坡規范[2]對錨索的設計計算方法主要是先確定巖石側向壓力水平分力標準值：

式中：為巖石側向壓力合力水平分力標準值；為邊坡高度。

然后由此根據錨索水平間距和垂直間距確定錨桿所受水平拉力標準值：

式中：和分別為錨索的水平間距和垂直間距。

再根據錨索的傾角計算錨索軸向拉力標準值及錨索的軸向拉力設計值：

式中：為荷載分項系數，可取1.30，當可變荷載較大時應按相應荷載規范確定。

鋼絞線材料應滿足下式要求：

式中：為鋼絞線截面面積；為錨索抗拉工作條件系數，永久性錨索取0.69；臨時性錨索取0.92；為邊坡工程重要性系數，一級邊坡取1.1，二級和三級邊坡取1.0；鋼絞線抗拉強度設計值。

錨索錨固體與地層的錨固長度應滿足下式要求：

式中：為錨固段長度；為錨固體直徑；為地層與錨固體粘結強度特征值；為錨固體與地層粘結工作條件系數，對永久性錨索取1.00，對臨時性錨索取1.33。

由式（1）至（6）可以看出，錨索材料的設計和錨固段長度的計算，關鍵是確定錨索的軸向拉力設計值，當錨索的軸向拉力設計值確定后，可由式（5）和式（6）分別來計算錨索材料的設計和錨固段長度。但是，公式（5）和公式（6）中涉及的諸多系數，使得求解變得相對復雜，雖然式中系數所表述的意義比較明確，但是公式本身不夠直接。

3 簡化分析

規范計算錨索材料和錨固段長度時，考慮了諸多系數，為簡化計算，可以講這些系數全部迭代到鋼絞線抗拉強度值和地層與錨固體的粘結強度值中，這樣，使得錨索材料和錨固段長度的計算變得更加直觀，物理意義更加明確。

鋼絞線材料的計算公式（5）可變形為：

式中：，可定義為鋼絞線修正抗拉強度設計值，按表1取值。

錨索錨固體與地層的錨固長度計算公式（6）可變形為：

（8）

式中：，可定義為地層與錨固體粘結強度設計值，按表2取值。

根據式（7）和式（8）可以直接設計錨索材料和進行錨固段長度計算。

注：表中數據以錨索抗拉強度標準值為1860MPa為例。

注：括號中粘結強度設計值用于臨時性邊坡工程。巖石類別參見《建筑邊坡工程技術規范》規定。

4 算例

以某一級邊坡工程中某錨索的軸向拉力設計值為例，巖石按軟巖（偏較軟巖）分析。對永久性邊坡工程而言，規范法計算為：鋼絞線截面面積為，需要鋼絞線；錨固段長度為；按本文簡化計算為，錨固段長度為。

對臨時性邊坡工程而言，按規范法得鋼絞線截面面積為，需要鋼絞線；錨固段長度為；按本文簡化計算為，錨固段長度。可見本文簡化設計方法比規范要簡潔，且計算也完全吻合。

6 結論

本文對《建筑邊坡工程技術規范》中的錨索設計方法進行了研究，在保持規范設計原則的前提下，對錨索材料的設計和錨固段的計算進行了簡化，并給出了供簡化設計選用的鋼絞線修正抗拉強度設計值和巖石與錨固體粘結強度設計值。本文給出的簡化計算方法，概念明確，計算簡便，且與規范完全吻合，值得推廣應用。

參考文獻

[1]賈金青，涂兵雄，王海濤等.壓力分散型預應力錨桿的力學機理研究[J].巖土工程學報，2011.33(9).1320-11325.

[2]中華人民共和國建設部.GB50330- 2002.建筑邊坡工程技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2002.