鋼筋混凝土樁式地錨構(gòu)造及計(jì)算理論

鋼筋混凝土樁式地錨構(gòu)造及計(jì)算理論摘要：對(duì)纜索吊裝架橋設(shè)備中地錨的受力、施工等方面進(jìn)行了分析。針對(duì)吊重較大，索力傾角偏大，在一定的土體地質(zhì)條件下，提出樁式鋼筋混凝土地錨的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；樁式；地錨

中圖分類(lèi)號(hào)：U443.24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADesignandCalculationoftheReinforcedConcrete

Piles-supportedGroundAnchorHAOXian-wu1,ZHOUQian2，GUOMei1

（1.CollegeofHighwayEngineering,Xi'anHighwayUniversity,Xi'an710064；

2.HighwayManagementDepartmentofLiaoningProvince,Shenyang110005)Abstract:Thispaperanalyzedtheforceandconstructionofthegroundanchorofsuspensioncablecraneequitmentusedforbuildingbridge.Atypeofstructureandtheorycalculationmethodoftheanchorispresentedontheconditionofheavyloadsharpangleofthecableforceandground.

Keywords:reinforcedconcrete;piles-supported;groundanchor纜索架橋設(shè)備由于具有跨越能力大，水平和垂直運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性廣、施工也比較穩(wěn)妥方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在修建公路拱橋時(shí)較多采用這種施工方法。纜索地錨是用于錨固各種主索、纜風(fēng)、起重索、絞車(chē)及卷?yè)P(yáng)機(jī)等重要部件。地錨的可靠性對(duì)纜索吊裝的安全性具有決定作用。

近年來(lái)隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，各種大跨度拱橋的建設(shè)，要求起吊的重量相應(yīng)增大，使纜索地錨承受荷載相應(yīng)提高。尤其在地理位置受到限制時(shí)，索力傾角相應(yīng)增大，使常規(guī)的地錨(立式或臥式)[1]均不能滿(mǎn)足其受力和使用的要求。本文通過(guò)結(jié)構(gòu)受力、施工等方面分析，提出新型地錨結(jié)構(gòu)形式，即樁式鋼筋混凝土地錨，并給出其設(shè)計(jì)計(jì)算理論，供有關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。1鋼筋混凝土樁式地錨的構(gòu)造型式

眾所周知，地錨承受通過(guò)塔架的各種索力，如圖1所示。其索力可分解為垂直豎向上拔力和水平拉力。當(dāng)索力較小時(shí)，可采用圖1所示立式地錨來(lái)承受。這種地錨受力明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，主索安裝調(diào)整方便。但豎向上拔力主要依靠立柱與橫擋的摩阻力抵抗，且上橫擋反力較大，當(dāng)土質(zhì)較差時(shí)，可增大橫擋尺寸、整體受力分布不均勻，沒(méi)有充分利用土體與柱的摩阻作用，橫擋的自重不參與平衡上拔力。從而增大了工程材料用量，施工開(kāi)挖量較大，增大了施工費(fèi)用。圖1立式地錨構(gòu)造及受力圖式臥式地錨構(gòu)造和受力圖式如圖2所示。該種地錨的索的垂直分力由地垅上覆土體有效土重、地垅自重和地垅與擋板間的摩阻力來(lái)平衡，抗拔能力較立式地錨好。當(dāng)?shù)匦问芟迺r(shí)，錨索的水平傾角增大。為避免索的垂直分力引起較大的土體固結(jié)變位，要求回填土夯實(shí)。水平分力由坑壁土體的側(cè)向抗壓承載力抵抗。當(dāng)土質(zhì)較差時(shí)需增大擋板面積，擋板重力不參與抵抗上拔力。當(dāng)索力較大時(shí)，需增大開(kāi)挖量。施工過(guò)程中，工序復(fù)雜，調(diào)索困難。增大了工程費(fèi)用。圖2臥式地錨構(gòu)造及受力圖式鋼筋混凝土樁式地錨，是為分析上述兩種地錨的特點(diǎn)而提出的。索的垂直分力主要由自重及挖孔灌注樁與土體間的摩阻力平衡。索的水平分力由樁與橫梁上作用的土體側(cè)向抗力平衡。水平分力的作用產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩，由橫梁的抗扭力矩和樁側(cè)部分抗力與橫梁側(cè)抗力組成的力矩平衡。橫梁上設(shè)置羊角用于錨固各種索繩，便于索力調(diào)整。其構(gòu)造形式如圖3所示。式中：b1為樁基計(jì)算寬度；W為橫梁底面抵抗慣矩；其它符號(hào)意義同前。

聯(lián)立式(6)和式(7)可求得(8)(9)式中：為基底處側(cè)面土的地基系與橫梁底面土地基系數(shù)之比。

2.3地基應(yīng)力驗(yàn)算(10)(11)式中：[σz]為樁側(cè)土體的允許應(yīng)力[3]；[σ]為橫梁底面土體允許應(yīng)力。

2.4基樁的最大彎矩計(jì)算(12)由，可求得最大彎矩所對(duì)應(yīng)的z1值，即(13)則(14)由此，可按《規(guī)范》計(jì)算基樁的配筋。

2.5橫梁內(nèi)力計(jì)算

橫梁可按具體結(jié)構(gòu)形式，可簡(jiǎn)化成土壓力作用下的懸臂梁或連續(xù)梁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，在此不再贅述。3結(jié)語(yǔ)

本文僅對(duì)鋼筋混凝土樁式地錨的構(gòu)造形式及受力狀況作出分析。限于目前尚未見(jiàn)到這種變截面(或考慮橫梁)剛性樁基礎(chǔ)的計(jì)算理論，故系統(tǒng)地推導(dǎo)了設(shè)計(jì)計(jì)算公式及驗(yàn)算、配筋的計(jì)算方法。雖然計(jì)算公式較為繁難，但對(duì)于這種地錨而言橫梁抗力是不可忽略的。

通過(guò)前述分析，這種新型地錨與立式地錨相比較，吸收其易調(diào)索的優(yōu)點(diǎn)，改善了立式地錨受力不均勻的不足，較大地發(fā)揮了地錨的抗拔力及抗水平推力，且開(kāi)挖量較小，施工簡(jiǎn)便。而與臥式地錨相比較，該地錨較其調(diào)索容易，開(kāi)挖工程量更小，且無(wú)需設(shè)置擋板及蓋板等構(gòu)造，受力較臥式地錨合理，尤其地形受限時(shí)，不會(huì)受埋深而改變索力的傾角。由此可見(jiàn)，本文所提出的地錨結(jié)構(gòu)與常用地錨相比具有下述特點(diǎn)：

(1)受力合理，施工方便；

(2)綜合工程造價(jià)較低(限于篇幅不能對(duì)此進(jìn)行實(shí)例經(jīng)濟(jì)比較)，但由上述分析可見(jiàn)，降低工程造價(jià)是毫無(wú)疑問(wèn)的；

(3)與前述兩種地錨相比，設(shè)計(jì)計(jì)算工作量較大，計(jì)算難度也大些。但對(duì)計(jì)算機(jī)普及的今天，不會(huì)造成多大的因難。作者單位：郝憲武郭梅(西安公路交通大學(xué)公路工程學(xué)院，西安710064，第1作者副教授)

周謙(遼寧省公