抗浮预应力锚杆设计

抗浮预应力锚杆设计抗浮预应力锚杆设计 1 预应力锚杆类型与构造 1.1 拉力型抗浮锚杆由杆体、自由段、锚固段及锚头构造组成，分普 通拉力型锚杆及拉力分散型锚杆（图 1.1） 。 图 1.1-1 拉力型锚杆图 1.1-2 拉力分散型锚杆 1杆体 2锚具 3垫板 4保护罩（填充防腐材料） 5钻孔 6锚固段灌浆体 7 自由段隔离套 8杆体隔离架 9结构底板 10垫层 1.2 压力型锚杆分普通压力型抗浮锚杆及压力分散型抗浮锚杆（图 1.2） 。 普通压力型预应力锚杆结构由不与灌浆体相互粘结的带隔离防护层 的杆体和位于杆体底端的承载体及锚头组成。 压力分散型锚杆应由两 个或两个以上压力型单元锚杆复合而成， 各压力型单元锚杆的锚固段 应位于锚杆总锚固段的不同部位。 图 1.2-1 压力型锚杆图 1.2-2 压力分散型锚杆 1-杆体 2锚具 3垫板 4保护罩（填充防腐材料） 5钻孔 6锚固段灌浆体 7 自由段隔离套 8杆体隔离架 9承载体 10结构底板 11垫层 2 锚杆计算 2.1 单锚平均竖向上拔力标准值，应满足式2.1 的要求 N k  N wk G k（2.1） n 式中 Nk荷载效应标准组合时传至单根锚杆顶部的平均竖向上拔 力标准值（如同时作用有偏心荷载，按现行有关建筑结构规范 规定计算采用） ； Nwk水浮力作用标准值； Gk结构自重及其上作用的有利永久荷载的标准值（不计入 活荷载） ，结构顶部上覆土处于地下水位以下部分取浮重度； n锚杆数量； 注未计入地下室侧壁摩擦力及其它抗浮抗力。 2. 2 单锚平均竖向上拔力设计值，满足式（2.2）的要求 N  0f N k （2.2） 式中 N荷载效应基本组合下的单根锚杆顶部的平均竖向上拔力 设计值； γf上拔力分项系数，取值 1.3； γ0抗浮结构重要性系数 2. 3 单锚抗拔承载力标准值 Rk应按下式确定 R k  R uk （2.3） K 式中 Ruk单根锚杆极限抗拔承载力标准值； K安全系数，取值 2.0； 2.4单根锚杆极限抗拔承载力标准值Ruk应按3.01条规定由基本试验 确定，当无相应试验资料时可按式 2.4-1 估算；对荷载分散型锚杆极 限抗拔承载力标准值可由各个单元锚杆极限抗拔承载力标准值组合 而成，并按式 8.3.4-2 估算 R uk Df mgiklai n （2.4-1） R uk   R uk,i （2.4-2） i1 R uki D 式中  f mgik ai l （2.4-3） Ruk单根锚杆极限抗拔承载力标准值（KN） ； R uk ,i 第 i 个单元锚杆极限抗拔承载力标准值（ KN） ， i1,2,3n； n单元锚杆数量； l ai 穿越第 i 层岩土层锚杆锚固段长度（m） ； l ai 穿越第i 层岩土层单元锚杆锚固段长度（m） ，i ‘1,2,3n； D 锚杆锚固段钻孔直径（m） ； f mgik 锚杆锚固段灌浆体与第i层岩土层间极限粘结强度标 准值（kPa） ，应通过试验确定，当无试验资料时可按表 2.4-1 取值； 表 2.4-1岩土层与水泥砂浆（或水泥结石体）极限粘结强度标准值 土层种类 淤泥质土 土的状态 IL1 0.75IL≤1 粘性土 0.50IL≤0.75 0.25IL≤0.50 0 0.90 粉土0.75e ≤0.90 e ≤0. 75 稍密 粉砂、细砂中密 密实 稍密 中砂中密 密实 稍密 粗砂中密 密实 砾砂中密、密实 极软岩 软岩 岩石 较硬岩 坚硬岩 10001500 15002500 粘结强度标准值（KPa） 1620 1830 3040 4053 5365 6573 7380 2244 4464 64100 2242 4263 6385 5474 7490 90120 90130 130170 170220 190260 6001000 6001200 注 1 表中数据适用于一次常压灌浆， 若采用二次压力灌浆法加固锚固段周边地层 时，锚杆承载力可提高 2060，或由现场试验确定； 2 采用泥浆护壁成孔工艺时，应按表取低值后再根据具体情况适当折减； 3 采用套管护壁成孔工艺时，可采用表中高值； 4当砂土中细粒含量超过总质量的30时，表中数值可乘以 0.75； 5 对有机质含量为 510的有机质土，应按表取值后适当折减； 6 当锚固段长度大于 10m 时，应对表中数值适当折减。 2.5锚杆杆体截面积应满足式（ 8.2.5-1）和（8.2.5-2）的要求 预应力钢筋锚杆 A s  N （2.5-1） f y 预应力钢绞线锚杆 A s  N （2.5-2） f py 式中As预应力钢筋或钢绞线截面面积（m2） ； fy，fpy预应力钢筋或钢绞线抗拉强度设计值（kPa） ； 2.6 锚杆杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足式（8.2.6）要求 l a  N （2.6） ndf b 式中la锚筋与砂浆间的锚固长度（m） ； d锚筋直径（m） ； n杆体（钢筋、钢绞线）根数（根） ； ξ 采用 2 根或 2 根以上钢筋或钢绞线时，界面粘结强度降 低系数，取 0.70.85； fb钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值 （MPa） ，应由试验 确定，当缺乏试验资料时可按表 7.2.4 取值。 表 2.6钢筋、钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值 fb 水泥浆或水泥砂浆强度等级 锚杆类型 M25 水泥砂浆与螺纹钢筋间 f b （MPa）2.10 M30 2.40 M35 2.70 水泥砂浆与钢绞线、高强钢丝间f b （MPa） 2.752.953.40 注1当采用二根钢筋点焊成束的作法时，粘结强度应乘0.85 折减系数； 2当采用三根钢筋点焊成束的作法时，粘结强度应乘0.7 折减系数； 3成束钢筋的根数不应超过三根， 钢筋截面总面积不应超过锚孔面积的20。 当锚固段钢筋和注浆材料采用特殊设计，并经试验验证锚固效果良好时，可适当增加锚 筋用量。 2.7压力及压力分散型锚杆锚固段注浆体承压面积应按下式验算 K p N 1.35A P A m0.5f c 2.7 A p 式中 K p 锚杆或单元锚杆锚固注浆体局部抗压安全系数， 取 2.0； N锚杆或单元锚杆轴向拉力设计值； A P 锚杆承载体与锚固段注浆体横截面净接触面积； A m 锚固段注浆体横截面积； 有侧限锚固段注浆体强度增大系数，由试验确定； f c 锚固段注浆体轴心抗压强度设计值。 3 3 构造构造 3.1锚杆预应力筋的张拉控制应力 σcon应符合表 3.1 的规定 表 3.1锚杆预应力筋的张拉控制应力 σcon 设计等级 甲、乙级 丙级 钢绞线 ≤0.55fptk ≤0.60fptk σcon 预应力螺纹钢筋 ≤0.70fpyk ≤0.75fpyk 普通钢筋 ≤0.70fyk ≤0.75fyk 3.2 根据地层条件，锚杆的锚固段长