永久性压力分散型锚索结构预应力张拉试验问题浅析.docxVIP

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永久性压力分散型锚索结构预应力张拉试验问题浅析

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摘要：本文对宣绩铁路DK167+426.83-DK167+450.13段路基张拉实验施工过程进行了论述，通过计算锚索理论伸长量、张拉基本实验数据等现场实际应用数据，对各项基本指标数据的选用进行了详细的描述，在选定指定数据与计算实际应用数据的过程中所遇问题进行了阐述，以便同行参考。

关键词：永久性压力分散型锚索差异荷载差异伸长量破坏荷载基本张拉试验

一、工程简介

宣绩铁路50#路基DK167+426.83-DK167+450.13段路基路堑边坡设计采用锚索格梁进行防护，采用永久性压力分散型预应力锚索进行锚固，每孔锚索由两单元共四束钢绞线组成，钢绞线采用直径15.24mm、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线。每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成。钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上，其单根的连接强度大于200KN，钢质承载体外表应涂刷环氧树脂防腐材料。各单元锚索的固定长度分别为L1、L2，共同组成复合型锚索的锚固段，且L1=L2=3.5m。为叙述及计算方便，命名对应锚固长度的单元为D1、D2单元，其对应锚索长度为l1、l2，且l1l2。

二、基本试验

1实验前准备工作

1.1进场的无粘结预应力钢绞线已经检验，并且符合设计要求，其弹性模量为195GPa，直径为15.24mm。

1.2试验前将两套千斤顶和油压表进行配套标定，标定报告分别为XJZQ4-ZTESYJ3-QJ01、XIZQ4-ZTESYJ3-QJ01。

2.基本试验目的

为了确定锚索的锚固力，验证锚索的各种安全系数、锚固性能，以及锚孔壁与注浆体间的极限粘结强度等设计参数，在施工前必须进行锚索现场基本拉拔试验，以校核工点锚索设计参数及指导施工，如试验不满足要求，应及时通知建设、监理及设计单位处理。

3.张拉力值选定与理论数值计算

3.1试验张拉力值选定

规范要求“最大试验荷载不应大于锚索材料极限抗拉强度标准值的75％或屈服强度标准值的85%中的较小者，且基本试验的最小拉拔力不应小于预应力锚索的超张拉力”，本段路基设计锚索材料极限抗拉强度标准值为288KN,理论选取值为75%*288=216KN;屈服强度标准值为229KN,理论选取值为85%*229=194.6KN,按照理论原则锚索最大实验荷载值应选取194.6KN,本段路基经综合考虑，最大试验荷载值选定为216KN，四束钢绞线总荷载为864KN。[1]

3.2理论数值计算

（1）设计参数

本段路基锚索设计为两个单元，锚索设计自由段长度分别为16.5米和20米；钢绞线采用1×7根、直径15.24mm、单束截面积140、弹性模量195GMp、强度为1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线。

（2）数值计算

①有效自由段长度计算

本段路基设计自由段长度分别为16.5米和20米，千斤顶在工作过程中，锚索长度需增加千斤顶长度及工具锚环厚度，各单元张拉端有效自由段长度计算如下：

第一单元有效自由段长度=设计自由段长度+千斤顶及工作锚环长度+千斤顶上工具锚环厚度=20+0.372+0.055=20.427（米）；

第二单元有效自由段长度=设计自由段长度+千斤顶及工作锚环长度+千斤顶上工具锚环厚度=16.5+0.372+0.055=16.927（米）。

②差异荷载增量、差异伸长量和理论伸长量计算

因压力分散型锚索各单元长度长短不一，故必须先计算相邻两单元之间的差异伸长量和差异荷载增量。对于两单元共四束压力分散型锚索，其计算公式如下：

差异伸长量：

△L1-2=△L1-△L2=27.7mm；△L1=（F单/A*E）*L1=161.6mm；△L2=（F单/A*E）*L2=133.9mm

差异荷载增量：

△P1=(E*A*△L1-2/L1)*2=74KN

以上各式中：

L1、L2分别为第一、二单元锚索的自由段长度，且L1L2；

△L1,△L2分别为在给定最终张拉荷载作用下的伸长量；

△L1-2为对应单元在给定最终张拉荷载作用下的差异伸长量；

F为在给定最终张拉荷载作用下的单根钢绞线束荷载；

A为单根钢绞线束的截面面积，取A=140mm2;

E为钢绞线的弹性模量，E=1.95*105MPa=195000Pa;

F补偿为进行分步补偿差异张拉的第一、二级张拉荷载增量；

（3）不同长度自由段锚索差异荷载及伸长量计算

本段路基DK167+426.83-DK167+450.13段锚索最大实验荷载为864KN，现分别列表计算锚索各单元的差异荷载及伸长量如下：

各种锚索差异荷载及差异伸长量计算表

最短自由段长度（m）

单元分