一種消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種錨索結(jié)構(gòu)，特別是應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域中地質(zhì)災(zāi)害治理的抗震防治結(jié)構(gòu)中。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，國內(nèi)發(fā)生了多次重大地震，如四川汶川、青海玉樹、甘肅岷縣漳縣地震等給人民的生命和財產(chǎn)帶來巨大的損失，因此我國的防震減災(zāi)形勢非常嚴(yán)峻。目前，預(yù)應(yīng)力錨索工程防護(hù)邊(滑)坡在水利水電、鐵路及公路行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。預(yù)應(yīng)力錨索是一種可承受拉力的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其一端被固定在穩(wěn)定的地層中(或結(jié)構(gòu)中)，另一端與被加固物緊密結(jié)合，形成一種新的結(jié)構(gòu)復(fù)合體，它的核心受拉體是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋。
[0003]錨索工程在巖土工程中已成為一種高效、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的工程技術(shù)手段。但該結(jié)構(gòu)在地震工況下，由于邊坡的劇烈震動變形，對錨索產(chǎn)生瞬間巨大拉力，錨索結(jié)構(gòu)一些部位極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，如錨索錨具夾片的防滑螺紋結(jié)構(gòu)及其夾持的鋼絞線部位，當(dāng)防滑螺紋結(jié)構(gòu)及其夾持的鋼絞線不能承受這種應(yīng)力時容易造成螺紋滑絲或鋼絞線脆斷，導(dǎo)致整個錨索結(jié)構(gòu)的失效，從而使邊坡失穩(wěn)造成巨大的危害。
[0004]中國專利200910190942.X公開了一種抗震錨索，該錨索結(jié)構(gòu)在錨索所受瞬間沖擊力超過抗震錨具與錨索之間的最大靜摩擦力時，錨索相對于抗震錨具產(chǎn)生滑動，從而緩沖地震的瞬間沖擊力，同時錨索自由段的絕對長度變長，進(jìn)一步降低錨索的瞬間沖擊力，避免錨固體系過載或索體拉斷，達(dá)到抗震的目的。
[0005]上述專利公開的錨索結(jié)構(gòu)對緩解地震瞬間的沖擊力有一定的作用。但該結(jié)構(gòu)主要利用錨索自由段的伸縮性能來降低錨索的瞬間沖擊力，錨索自身仍然可能處于超載狀態(tài)；當(dāng)錨索所受瞬間沖擊力超過抗震錨具與錨索之間的最大靜摩擦力時，錨索相對于抗震錨具產(chǎn)生滑動，此時抗震錨具的防滑螺紋可能產(chǎn)生滑絲，致使抗震錨具失效。
[0006]由此，需要對現(xiàn)有的錨索結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對抗震設(shè)防要求較高的邊(滑)坡工程，本發(fā)明開發(fā)了一種消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法。該結(jié)構(gòu)在錨索端部的承載板及錨具之間安裝彈簧裝置并在彈簧裝置外安裝套筒式金屬阻尼器。錨索端部受到瞬間巨大的地震荷載時，金屬阻尼裝置可起到消能作用，減小錨索端部的地震內(nèi)力，尤其是減小鋼絞線與錨具夾片之間的瞬時拉力，不至于破壞鋼絞線與錨具之間的連接而造成錨索拉力的損失或造成錨索結(jié)構(gòu)的失效。彈簧裝置可提供在地震作用后的自恢復(fù)力，使彈簧裝置和鋼絞線之間通過應(yīng)力調(diào)整，提高結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)能力，減少預(yù)應(yīng)力的損失。
[0008]本發(fā)明是由以下方案來實(shí)現(xiàn)的:一種消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括彈簧裝置、套筒式金屬阻尼器、錨具、錨具夾片、承載板和鋼絞線。其主要特征在于:在錨索端部的承載板及錨具之間安裝彈簧裝置，并在彈簧裝置外安裝套筒式金屬阻尼器，其中套筒式金屬阻尼器橫截面直徑小于錨具橫截面直徑。在正常工況下，套筒式金屬阻尼器和彈簧裝置可以提供初始剛度，從而滿足錨索結(jié)構(gòu)在正常使用功能下的剛度需求；而在地震工況下允許金屬阻尼器截面屈服率達(dá)到最大，從而減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。本發(fā)明的實(shí)施步驟是:鉆孔、錨索安裝、錨固法注漿、設(shè)立混凝土錨墩、安裝抗震裝置、錨索張拉和混凝土封閉錨頭。其中安裝抗震裝置是本發(fā)明的關(guān)鍵性步驟，具體實(shí)施方法是:首先將彈簧裝置的一端與承載板焊接，將鋼絞線穿過承載板預(yù)留鋼絞線孔與彈簧裝置，然后將承載板緊貼于混凝土錨墩，將套筒式金屬阻尼器套于彈簧裝置外部，安裝錨具，將鋼絞線由預(yù)留鋼絞線孔穿過錨具將錨具夾片安裝于錨具的預(yù)留鋼絞線孔內(nèi)，然后準(zhǔn)備進(jìn)行錨索的張拉。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果是:在錨索端部的承載板與錨具之間安裝彈簧裝置及套筒式金屬阻尼器。在正常工況下，套筒式金屬阻尼器和彈簧裝置可以提供初始剛度，滿足結(jié)構(gòu)正常使用功能；在地震工況下利用套筒式金屬阻尼器的消能作用減小地震荷載對錨索錨具產(chǎn)生的集中內(nèi)力，尤其是錨索鋼絞線與錨索夾片之間的集中力，并利用彈簧裝置提供在地震作用后的自恢復(fù)力，使彈簧裝置和鋼絞線之間通過應(yīng)力調(diào)整，提高結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)能力，減少預(yù)應(yīng)力的損失。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:彈簧裝置及套筒式金屬阻尼器結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)，且成本低，對工程造價影響不大；其次本發(fā)明結(jié)構(gòu)組裝便利，現(xiàn)場施工時安裝方便，彈簧一端與承載板焊接然后外部安裝套筒式金屬阻尼器，另一端與錨具連接，本發(fā)明的彈簧及金屬阻尼器的彈性常數(shù)等可根據(jù)實(shí)際工程確定；再次，本發(fā)明應(yīng)用于工程可提高結(jié)構(gòu)的安全儲備，使結(jié)構(gòu)在極不利條件下不至于瞬間失效，震后便于更換和維修。
[0011]附圖內(nèi)容
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的錨索整體結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的錨具結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的承載板結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4是本發(fā)明的承載板、套筒式金屬阻尼器、彈簧裝置及錨具連接示意圖；
[0017]圖中:1.彈簧裝置，2.套筒式金屬阻尼器，3.錨具，4.錨具夾片，5.承載板，6.混凝土封閉錨頭，7.混凝土錨墩，8.預(yù)留鋼絞線孔，9.鋼絞線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的核心是在預(yù)應(yīng)力錨索端部的承載板及錨具之間安裝彈簧裝置及套筒式金屬阻尼器，欲達(dá)到的技術(shù)效果是:在正常工況下，套筒式金屬阻尼器和彈簧裝置可以提供初始剛度，滿足結(jié)構(gòu)正常使用功能；在地震工況下利用套筒式金屬阻尼器的消能作用減小地震荷載對錨索錨具產(chǎn)生的集中內(nèi)力，尤其是錨索鋼絞線與錨索夾片之間的集中力，并利用彈簧裝置提供在地震作用后的自恢復(fù)力，減少預(yù)應(yīng)力的損失。下面參照附圖對一種消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方法作進(jìn)一步說明:
[0019](I)鉆孔。鉆孔是錨索施工中的關(guān)鍵工序，所成孔的孔深不少于錨索設(shè)計長度。
[0020](2)錨索安裝。用高壓風(fēng)清孔，向錨索孔內(nèi)安裝鋼絞線(9)。
[0021](3)錨固法注漿。采用排氣注漿法施工，錨索孔注漿采用注漿機(jī)。下傾孔注漿管插至孔低，砂漿由孔底注入，空氣由錨索孔排出；上傾和水平孔，砂漿由孔口注入，空氣壓向孔底，由孔底進(jìn)入排氣管排出孔外。
[0022](4)設(shè)立混凝土錨墩(7)。作用是把錨具的集中荷載傳遞到巖面和調(diào)整巖面的受力方向。
[0023](5)安裝抗震裝置。本步驟是本發(fā)明的關(guān)鍵性步驟。首先將彈簧裝置⑴的一端與承載板(5)焊接，將鋼絞線(9)穿過承載板(5)預(yù)留鋼絞線孔(8)與彈簧裝置(1)，然后將承載板(5)緊貼于混凝土錨墩(7)，將套筒式金屬阻尼器⑵套于彈簧裝置⑴外部，安裝錨具(3)，將鋼絞線由預(yù)留鋼絞線孔⑶穿過錨具(3)將錨具夾片⑷安裝于錨具(3)的預(yù)留鋼絞線孔(8)內(nèi)，然后準(zhǔn)備進(jìn)行錨索的張拉。
[0024](6)錨索張拉。張拉前需對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。錨索張拉鎖定后可不先切除外留部分鋼絞線，待工程施工完成后根據(jù)測試情況進(jìn)行封錨或補(bǔ)張拉。
[0025](7)混凝土封閉錨頭。鋼絞線(9)切除后錨頭外鋼絞線長度不小于10cm，保證工作錨的不致滑脫同時便于預(yù)應(yīng)力不足時進(jìn)行補(bǔ)張拉作業(yè)，之后在外部做混凝土封閉錨頭(6)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法，其特征在于:所述的錨索結(jié)構(gòu)包括彈簧裝置(I)、套筒式金屬阻尼器(2)、錨具(3)錨具夾片(4)、承載板(5)和鋼絞線(9);所述的錨索結(jié)構(gòu)的實(shí)施步驟是:鉆孔、錨索安裝、錨固法注漿、設(shè)立混凝土錨墩、安裝抗震裝置、錨索張拉和混凝土封閉錨頭；其中安裝抗震裝置是本發(fā)明的關(guān)鍵性步驟:首先將彈簧裝置(I)的一端與承載板(5)焊接，將鋼絞線(9)穿過承載板(5)預(yù)留鋼絞線孔(8)與彈簧裝置(I)，然后將承載板(5)緊貼于混凝土錨墩(7)，將套筒式金屬阻尼器(2)套于彈簧裝置(I)外部，安裝錨具(3)，將鋼絞線由預(yù)留鋼絞線孔(8)穿過錨具(3)將錨具夾片(4)安裝于錨具(3)的預(yù)留鋼絞線孔(8)內(nèi)，然后準(zhǔn)備進(jìn)行錨索的張拉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于:在錨索端部的承載板及錨具之間安裝彈簧裝置，并在彈簧裝置外安裝套筒式金屬阻尼器，其中套筒式金屬阻尼器橫截面直徑小于錨具橫截面直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于:彈簧裝置的一端與承載板焊接，將鋼絞線穿過承載板預(yù)留鋼絞線孔與彈簧裝置，然后將承載板緊貼于混凝土錨墩，將套筒式金屬阻尼器套于彈簧裝置外部，安裝錨具，將鋼絞線由預(yù)留鋼絞線孔穿過錨具將錨具夾片安裝于錨具的預(yù)留鋼絞線孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于:在正常工況下，套筒式金屬阻尼器和彈簧裝置可以提供初始剛度，滿足結(jié)構(gòu)正常使用功能；在地震工況下利用套筒式金屬阻尼器的消能作用減小地震荷載對錨索錨具產(chǎn)生的集中內(nèi)力，尤其是錨索鋼絞線與錨索夾片之間的集中力，并利用彈簧裝置提供在地震作用后的自恢復(fù)力，使彈簧裝置和鋼絞線之間通過應(yīng)力調(diào)整，提高結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)能力，減少預(yù)應(yīng)力的損失。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消能自適應(yīng)抗震錨索結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法。該結(jié)構(gòu)包括彈簧裝置、套筒式金屬阻尼器、錨具、錨具夾片、承載板和鋼絞線。其主要特征在于：在錨索端部的承載板及錨具之間安裝彈簧裝置，在彈簧裝置外安裝套筒式金屬阻尼器。具體實(shí)施方法是：彈簧裝置的一端與承載板焊接，將鋼絞線穿過承載板與彈簧裝置，承載板緊貼于混凝土錨墩，將套筒式金屬阻尼器套于彈簧裝置外部，安裝錨具，將鋼絞線穿過錨具并安裝錨具夾片。本發(fā)明的技術(shù)效果是：套筒式金屬阻尼器和彈簧裝置可以提供初始剛度，滿足結(jié)構(gòu)正常使用功能，利用套筒式金屬阻尼器減小地震荷載對錨具產(chǎn)生的集中內(nèi)力，利用彈簧裝置提供地震作用后的自恢復(fù)力，提高結(jié)構(gòu)自適應(yīng)能力。
【IPC分類】E02D5-74
【公開號】CN104532834
【申請?zhí)枴緾N201410751411
【發(fā)明人】吳紅剛, 楊昊天, 馬惠民, 張紅利, 張俊德, 宋響軍
【申請人】中鐵西北科學(xué)研究院有限公司勘察設(shè)計分公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月11日