边坡工程中预应力锚索受力分析与张拉工艺要求

锚索通过施加的预应力,实现对坡体下滑力的平衡力或提高斜坡体的稳定度。而锚索预应力在不同性质的岩土体中力的分布,以及预应力施加工艺则与岩土体的性质密切相关。
1、对于完整性较好的岩土体构成的坡体
由于在预应力作用下岩土体产生压缩形变较小,坡体可以为预应力锚索提供较好的承载力和实现预应力的传递。因此,完整性较好的岩土体构成的坡体可近似的视为“刚体”,如完整性较好的顺层岩质边坡就属于此类模型。由此,锚索的预应力可以在潜在滑面部位分解为平行于潜在滑面的向上分力,以及垂直于滑面正压力。而这种由锚索预应力的产生的正压力在潜在滑面上形成与下滑力相反的摩擦力,从而与平行于潜在滑面的预应力分力,共同实现坡体的下滑力的平衡。
2、对于完整性较差的岩土体构成的坡体
由于构成坡体的岩土体存在较多的裂隙、孔隙、空隙,造成岩土体的颗粒之间存在一定的间隙,造成坡体在锚索预应力作用下宜产生较大幅度的压缩变形。因此,完整性较差的岩土体构成的坡体可近似的视为“散体”,如松散的堆积体边坡就属于此类模型。由此,锚索的预应力是以坡面设置的反力结构形成的“网兜”,从而确保了锚索预应力实现对“网兜”的提升,实现对坡体的下滑力平衡。
综上,对于完整性较好的岩土体构成的坡体,由于“刚体”的属性,可有效减小锚索在张拉、运营阶段的预应力损失。反之,对于松散的岩土体构成的坡体,由于“散体”的属性,造成锚索在张拉、运营阶段势必会产生较大的预应力损失,这是非常不利于预应力的长期有效保持和坡体的稳定。
因此,为防止锚索在长期的坡体压应变作用下发生预应力损失,造成边坡出现卸荷松弛而导致岩土体的物理力学性质下降,导致边坡的预加固和积极补偿的理念出现偏差,故多数规范一般均要求对边坡采用预应力锚索加固时,应采用分时的超张拉工艺。即“
1)在土质边坡加固中要求锚索预应力施加时的超张拉力不小于设计拉力的1.2倍,岩质边坡加固中要求锚索预应力施加时的超张拉力不小于设计拉力的1.1倍。
2)张拉时应采用25%50%75%100%120%的分段张拉,且间隔稳定时间不小于5~10min的张拉工艺要求,从而防止快速张拉造成岩土体出现短暂的“强化”,为后期锚索预应力衰减留下隐患。
3)由于松散岩土体在锚索预应力初期施加时造成的损失最大,故一般情况下会要求在锚索初次张拉后的半个月左右进行二次补偿张拉,从而大幅减小松散岩土体斜坡加固中的锚索预应力损失问题。
需要说明的是,由于滑坡与边坡在性质上存在本质的区别,因此,对于稳定度欠佳而已经发生不同程度变形的老滑坡体或工程滑坡体,由于假定的最不利工况属于小概率事件,为防止过高的预应力造成锚索出现应力腐蚀,造成锚索的耐久性变差。同时,在可控的条件下实现滑体与锚索的相互协调,故多数规范往往要求对稳定性欠佳的滑坡采用欠张拉工艺,即锚索预应力的锁定力多为设计拉力的0.7~0.9倍。

 

 

 


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