【摘 要】
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传统钢筋锚杆采用钻孔注浆的施工方法,在钻孔、植筋过程时易出现塌孔现象,不仅影响施工进度,而且还无法保证钢筋保护层厚度满足要求,导致钢筋受到腐蚀,承载力无法得到保障,进而引发安全事故。挤入式土层锚杆使用挤入成形的施工方法,克服了塌孔问题;锚杆筋体选用纤维绳,与钢筋相比,具有耐腐蚀的优点,能提高锚杆的耐久性。通过查阅文献分析了目前锚杆施工技术、锚杆筋体材料以及锚杆锚固段形式的研究现状。基于锚杆的施工技
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传统钢筋锚杆采用钻孔注浆的施工方法,在钻孔、植筋过程时易出现塌孔现象,不仅影响施工进度,而且还无法保证钢筋保护层厚度满足要求,导致钢筋受到腐蚀,承载力无法得到保障,进而引发安全事故。挤入式土层锚杆使用挤入成形的施工方法,克服了塌孔问题;锚杆筋体选用纤维绳,与钢筋相比,具有耐腐蚀的优点,能提高锚杆的耐久性。通过查阅文献分析了目前锚杆施工技术、锚杆筋体材料以及锚杆锚固段形式的研究现状。基于锚杆的施工技术,提出了依靠注浆压力挤入前进的挤入式土层锚杆设计构想。依次完成了锚杆的锥形锚头、导向承压管、承压板的结构设计。在锥形锚头的设计中,设计了用以稳定挤入前进方向的定向钢片结构。在导向承压管的设计中,设计了用以缠绕纤维绳的中空转轴结构。在承压板结构的设计中,对承压板结构进行了截面承载力验算,并对连接纤维绳的U型螺栓结构进行了有限元分析。接着进行各结构的加工制作,并进行整体组装。对挤入式土层锚杆进行挤入成形施工设计,开展了初步施工试验,根据施工试验结果,提出可改采用先全段钻孔、后使用注浆钢管推动锥形锚头挤入的调整方案。通过查阅文献对多种纤维材料的主要特性进行了比选研究,选定使用芳纶纤维绳作为挤入式土层锚杆的锚杆筋体。通过对芳纶纤维绳的拉伸试验研究,得到芳纶纤维绳在拉伸过程中的弹性模量;通过对芳纶纤维绳单束的拉伸试验研究,得到芳纶纤维绳自身抗拉强度。根据芳纶纤维绳在锚杆内部的连接特点,查阅文献分析了其他纤维材料的锚固形式,对芳纶纤维绳开展了打结连接、锁扣连接、环氧树脂粘结、组合连接(锁扣连接+环氧树脂粘结)时的拉伸试验研究。根据试验结果选定芳纶纤维绳的最佳连接形式为组合连接,并对芳纶纤维绳锚杆在不同锚杆轴向拉力标准值下进行截面设计。通过ANSYS软件建立边坡数值模型,对五个算例边坡在钢筋锚杆支护与芳纶纤维绳锚杆支护下的边坡支护效果进行对比分析,结果表明:与钢筋锚杆支护相比,芳纶纤维绳锚杆支护下的坡顶最大水平位移大16.83%;塑性区最大应变值大20.75%,锚杆的轴力平均小27.3%,因此,芳纶纤维绳锚杆支护效果弱于钢筋锚杆,当坡顶位移没有严格要求时,可使用芳纶纤维绳锚杆支护。最后通过对挤入式土层锚杆的锚固段结构建立模型进行数值分析,得到了芳纶纤维筋体在不同锚杆轴向拉力标准值下的最小锚固长度。
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