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 mgi k 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） ， i=1,2,3…n； 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 ‘=1,2,3…n； 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 1000~1500 1500~2500 粘结强度标准值（KPa） 16~20 18~30 30~40 40~53 53~65 65~73 73~80 22~44 44~64 64~100 22~42 42~63 63~85 54~74 74~90 90~120 90~130 130~170 170~220 190~260 600~1000 600~1200 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 20%~60%，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 5%~10%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 0.7~0.85； 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