第15章12噴錨支護(hù).ppt

1、,錨桿局部加固設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法,錨桿加固拱頂危巖的計(jì)算,用錨桿加固拱頂局部危巖，一般按懸吊原理來(lái)確定錨桿參數(shù)。,錨桿加固拱頂危巖,Q危巖沿裂隙AB對(duì)錨桿的剪力。 N由于危巖滑移在錨桿中產(chǎn)生的拉力。,錨桿所需的截面積,Ag所需錨桿鋼筋的截面積； Rg鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度； g鋼筋抗拉強(qiáng)度； K安全系數(shù)，一般1.52.0。,錨桿長(zhǎng)度,l錨桿長(zhǎng)度； l1錨固長(zhǎng)度； hy加固長(zhǎng)度； l2外露長(zhǎng)度。,錨桿加固側(cè)壁危巖的計(jì)算,錨桿加固側(cè)壁危巖,沿滑裂面下滑力：,抗滑力：,考慮安全系數(shù)后，錨桿鋼筋所需截面積：,錨桿整體加固設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法,按懸吊設(shè)計(jì)原理的計(jì)算方法,錨桿按懸吊原理的計(jì)算,錨桿長(zhǎng)度l,錨桿的錨

2、固長(zhǎng)度l1,按經(jīng)驗(yàn)選取時(shí)，一般楔縫式砂漿錨桿可取30cm，螺紋鋼筋砂漿錨桿可取其直徑的2030倍。,根據(jù)砂漿與鋼筋的粘結(jié)力，使鋼筋發(fā)揮最大能力時(shí)，,m砂漿與錨桿鋼筋的粘結(jié)力； dm錨桿鋼筋直徑。,砂漿錨桿有可能由于砂漿與孔壁巖石的粘結(jié)力不足而破壞，故錨固長(zhǎng)度為：,m砂漿與鉆孔壁巖石的粘結(jié)力； dm砂漿錨桿鉆孔直徑。,砂漿與巖石的粘結(jié)力參考值（砂漿標(biāo)號(hào)為200300時(shí)）,錨桿的加固長(zhǎng)度hy,可按圍巖的荷載高度或用聲波等測(cè)試技術(shù)量測(cè)松動(dòng)圈的辦法確定。按荷載高度取值時(shí)，hy=N0KL。,錨桿的外露長(zhǎng)度l2,考慮設(shè)置墊板和鋼筋網(wǎng)等必須的，一般可取520cm，不應(yīng)超過(guò)噴混凝土厚度。,錨桿長(zhǎng)度按上式計(jì)算后

3、，還可考慮因洞室開(kāi)挖輪廓線不平整而增加附加長(zhǎng)度，一般為20cm。對(duì)大洞室的拱腳等處，錨桿應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)，可取拱頂錨桿的1.2倍。,錨桿直徑、間距和布置,錨桿的直徑,與受力要求有關(guān)外，還與鉆孔直徑有密切關(guān)系。因鉆孔與錨桿鋼筋之間需留有一定的間隙，以使砂漿灌實(shí)，一般規(guī)定錨桿鋼筋直徑應(yīng)比鉆孔直徑小1620mm為宜，取1825mm。,錨桿的間距,圍巖容重； K安全系數(shù)，取1.52.0。 要求l/a2。,錨桿的布置,整體布置的錨桿在洞室表面上可布置成方格形或梅花形。方格形布置對(duì)綁扎鋼筋網(wǎng)較有利。梅花形布置時(shí)同一環(huán)或同一列的錨桿間距應(yīng)為1.4a。 錨桿在洞室橫剖面上的布置與洞室輪廓線形狀和巖層傾角有關(guān)。一般應(yīng)

4、垂直或接近垂直于洞室輪廓線或?qū)永砻?，并?yīng)符合錨桿受力的有力方向。,按組合拱設(shè)計(jì)原理的計(jì)算方法,組合拱原理的計(jì)算,錨桿長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)組合拱高度：,K安全系數(shù)，取1.2； hz組合拱高度。,組合拱跨度近似?。?L毛洞跨度。,組合拱假定為二端固定的等截面割圓拱，荷載按自重形式均布于拱軸上。單位長(zhǎng)度上荷載為：,h荷載高度， h=N0KL ； b組合拱縱向?qū)挾取?自重作用下二端固定等截面割圓拱內(nèi)力,Q值為半個(gè)拱上的總荷載 f矢高 l0計(jì)算跨度。,拱腳處徑向截面內(nèi)力：,彎矩Mn直接由表查得。,任意徑向截面之內(nèi)力為：,當(dāng)錨桿徑向布置時(shí)作裂縫強(qiáng)度校核。,徑向縫的強(qiáng)度校核,設(shè)組合拱有一條徑向縫，與垂直線成角。假設(shè)剪

5、力全由巖石承受，則應(yīng)滿足：,斜向縫的強(qiáng)度校核,斜向縫計(jì)算,設(shè)在組合拱某處有一條與該處共軸線成角的斜向縫AB，該縫在拱軸處徑向截面上的剪力和軸力求法同前，合力為：,合力與拱軸線夾角為：,斜向縫AB上的剪力：,斜向縫AB上的正壓力：,斜向縫AB上巖石的抗剪力：,斜向縫AB上錨桿的抗剪力：,當(dāng)斜向縫與合力在拱軸線的同一側(cè)時(shí)，上各式中用（-），否則用（+），,因此斜向縫上強(qiáng)度：,切向縫的強(qiáng)度校核,Q與垂直線成夾角截面處的剪力； b組合拱縱向?qū)挾龋?I組合拱全部斷面的慣性矩； S切向縫上組合拱的截面積對(duì)組合拱中和軸的靜力矩，當(dāng)組合拱為矩形斷面時(shí)：,噴混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法,局部加固原理和計(jì)算方法

6、,被節(jié)理裂隙切割形成的塊狀圍巖中，圍巖軟弱結(jié)構(gòu)面的組合，對(duì)圍巖的變形和破壞起控制作用。常因一塊危巖的旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)動(dòng)或掉落，而引起圍巖的失穩(wěn)。因此，用噴混凝土加固圍巖，這種觀點(diǎn)稱為局部加固原理或危巖原理。,按抗沖切破壞計(jì)算噴混凝土厚度,沖切破壞計(jì)算,d0按沖切破壞驗(yàn)算的噴混凝土厚度； G可能塌落的危巖重量； K沖切強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，K=3； u危巖與噴混凝土接觸面周長(zhǎng)； Rl噴混凝土的抗拉強(qiáng)度。,按抗粘結(jié)破壞計(jì)算噴混凝土厚度,粘結(jié)破壞計(jì)算,把混凝土層作為彈性地基梁考慮，圍巖視作彈性地基，粘結(jié)力相當(dāng)于彈性地基上的反力。,由p引起的噴混凝土與巖面間的拉應(yīng)力=ky，y為彈性地基上長(zhǎng)梁在p作用下的變位：,最

7、大拉應(yīng)力發(fā)生在x=0處，這時(shí)，M0=0，Q0=P，6=1，則：,其中：,最大拉應(yīng)力公式為：,為便于計(jì)算，簡(jiǎn)化為：,計(jì)算后采用的噴混凝土厚度不得小于5cm。,組合拱設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法,噴混凝土組合拱計(jì)算,荷載以自重形式作用于該組合拱的拱軸線上：,組合拱高度及計(jì)算跨度：,徑向縫強(qiáng)度校核,抗彎強(qiáng)度校核,組合拱在任意徑向截面的偏心距及壓應(yīng)力應(yīng)滿足：,當(dāng)組合拱下邊緣出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)，還需校核噴混凝土的抗拉強(qiáng)度：,ay巖石容許抗壓強(qiáng)度； ah噴混凝土容許抗壓強(qiáng)度； ly噴混凝土容許抗拉強(qiáng)度。,抗剪強(qiáng)度校核,組合拱在任意徑向截面的抗剪強(qiáng)度應(yīng)滿足：,斜向縫強(qiáng)度校核,斜向縫AB上的抗剪強(qiáng)度校核,斜向縫AB上的抗拉強(qiáng)

8、度校核,式中：,噴錨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法,錨桿噴混凝土聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)是將巖石、錨桿和 噴混凝土三者視為一整體的組合結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)原 理和計(jì)算方法主要有三種。,組合拱,壓剪破壞,懸吊,錨噴結(jié)構(gòu)可用受力分配的方法計(jì)算錨桿參數(shù)和噴混凝土厚度。 即不穩(wěn)定大塊巖石或松動(dòng)圍巖，主要由錨桿承受，錨桿間不 穩(wěn)定巖石則由噴混凝土支撐。,一、按懸吊設(shè)計(jì)原理的計(jì)算方法,錨桿參數(shù)的計(jì)算,主要采用鋼筋砂漿錨桿，參數(shù)仍按錨桿整體加固時(shí)的懸吊原 理計(jì)算,噴混凝土厚度的計(jì)算,噴混凝土承受的最大重量 取決于錨桿間距 與圍巖性質(zhì)。,當(dāng)洞室為拱形時(shí)，則構(gòu)成錨桿、噴混凝土、和巖石組合拱。,二、按組合拱設(shè)計(jì)原理的計(jì)算方法,錨桿長(zhǎng)度的計(jì)算

9、,式中 安全系數(shù)，取1.2。 組合拱中巖石高度,計(jì)算時(shí)假定組合拱切向縫的抗剪強(qiáng)度由錨桿提供，斜向縫的 抗剪強(qiáng)度由巖石和噴混凝土提供,徑向縫強(qiáng)度校核,其荷載、高度、跨度和抗剪強(qiáng)度以及抗彎強(qiáng)度的計(jì)算方法與 上一節(jié)噴混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算方法一致。,斜向縫抗剪強(qiáng)度校核,當(dāng)洞腰由于剪切而分割出楔形巖塊，并向著洞室內(nèi)部移動(dòng)的 破壞形式稱為壓剪破壞。,三、按壓剪破壞原理的計(jì)算方法,巖體在壓力作用下，當(dāng) 某一點(diǎn)的最大主應(yīng)力與 最小主應(yīng)力之差的應(yīng)力 圓與摩爾滑動(dòng)包絡(luò)線相 切時(shí)，產(chǎn)生剪切滑動(dòng)。,假定巖體摩爾包絡(luò)線為直線， 其內(nèi)摩擦角為 ，則不管 多大，剪切角 均為一定值：,剪切滑動(dòng)線上任意點(diǎn)的半徑為：,剪切范圍高度為：,噴混凝土的容許承載力：,附加鋼材的容許承載力：