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锚杆的内部稳定性

锚拉式围护结构的内部稳定性是由每一道锚杆单独决定的。分析验算时,锚杆锚固力和作用在岩土块体上的力相平衡。该岩土块体由支护结构,坡面,一条连接支护结构底端和锚固段中点的线,以及一条连接锚固段中点和坡面的竖向直线定义。支护结构底端的理论深度位于坑底以下总土压力为零的地方(该点以上的被动土压力合力等于主动土压力合力)。如果该理论点的深度大于此时支护结构底端的深度,那么则取支护结构底端的实际深度。软件分析的是每延米(一米)上支护结构的受力情况,因此锚杆力还将根据每道锚杆的水平间距来进行计算。

锚杆的内部稳定性分析

i层锚杆进行验算时的示意图如上。ABCD 块体的受力平衡将根据以下作用力确定:

EA

-

作用在结构上的主动土压力合力(作用在线段AD上)

EAi

-

需验算的锚杆锚固段以上的主动土压力合力(作用在线段BC上)

Gi

-

i个土块 ABCD 的重量;另外,当滑面AB的坡脚 θi 大于该面上的平均内摩擦角时,土块ABCD的重量考虑了其上作用的超载;当AB 面的倾角很小时,则不考虑其上作用的超载。

Ci

-

滑面AB上的岩土体粘聚力合力

Fj,Fk,…

-

其他锚杆上的作用力,但其中一些锚杆不予考虑;只有“较短”的锚杆(与 i 层锚杆相比)会对 i 个块体的平衡分析起作用;根据以下原则确定是否考虑某个给定锚杆(如 m 层)在平衡分析中起作用:

首先选中一个较低的锚杆( m 个或 i 个);然后确定一个通过选中的较低锚杆锚固段中点的平面滑面;该平面与垂线的夹角为 45o - φn/2(如上图所示的线段ab 或线段Bc);φn 是在该较低锚杆锚固段以上的土体内摩擦角平均值;如果 i层锚杆位于 m 层之上,且较高的锚杆( i 层)锚固段位于较低锚杆定义的滑面(线段ab)之外,那么 m 层锚杆的锚固力将予以考虑;同样的道理,如果 i 层锚杆位于 m 层锚杆之下,且 m 层锚杆锚固段位于较低锚杆(第i层)定义的滑面之内, m 层锚杆的锚固力也将予以考虑;据此,不考虑第m层锚杆的情况即为:当 i 层锚杆位于 m 层锚杆之上且 i 层锚杆锚固段位于第m层锚杆定义的滑面之内时,或当 i 层锚杆位于 m 层锚杆之下且 m 层锚杆锚固段位于第i层锚杆定义的滑面之外时;从以上原则可知“较短”的锚杆锚固力 Fk 被将予以考虑,而“较长”的锚杆锚固力 Fj 将不予考虑(如上图)。

Qi

-

-滑面 AB 上的反力

Fi

-

所要分析锚杆的锚固力,该力的最大允许值即为能保证 i 个块体平衡的最大值

当对某一块体进行分析时,需要列出水平方向和垂直方向的静力平衡方程。通过这两个方程即能求解出未知的滑面反力 Qi 和锚杆力的最大允许值 Fi

根据计算得到的结果,软件将为每道锚杆设置最大允许锚固力,并和锚杆中的实际锚固力进行比较。

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