ABAQUS预应力扩大头锚杆轴力空时域分布有限元分析(4)
4.锚固段短，自由段长
很短的锚固段可以提供很大的抗拔力，很长的自由段可以把支护结构的拉力传递到深远的稳定地层中去，安全性好，基坑位移小。就像桥梁设计中的斜拉桥，在地层中设置锚固结构，通过很长的钢索来传递桥梁巨大的荷载，因为钢索是弹性的，不仅安全性好，而且变形可以控制。“位移控制锚杆”就是按照这一理念设计出来的。青岛奥帆广场锚杆设计抗拔力950kN，最大试验拉力1500kN，锚杆总长26m，自由段长度16m，锚固段长度10m（其中扩大头长度5m）。
5.锚杆抗拔力由杆体强度决定
普通锚杆抗拔力都是由锚固体决定的，锚固体的摩阻是薄弱环节。对预应力扩大头锚杆，由于扩大头改变了锚固体的受力状态使锚固力增大，杆体强度成为了薄弱环节。只要扩大头所处地层条件较好、结构设计合理，抗拔试验时一般都是杆体断裂或屈服，发生锚固体承载力破坏的情况很少。
6.防腐耐久性好
扩大头注浆体直径大，对杆体有很好的保护作用。处于非腐蚀地层中的永久性抗浮锚杆，可采用Ⅱ级防腐保护的非预应力钢筋锚杆和预应力钢绞线锚杆，如下图2.1所示。
图 2.1 非预应力钢筋锚杆与预应力钢绞线锚杆
如果地层介质具有腐蚀性，为了达到永久性锚杆的一级防腐要求，可以采用无粘结钢绞线或者采用防腐套管将杆体与地层介质完全隔离，使杆体完全不受地层介质的影响，如下图2.2所示。
图 2.2 防腐预应力锚杆
7.适合于可回收锚杆在基坑工程中当需要回收锚杆时，可采用回转型锚杆结构和无粘结钢绞线，在锚杆使用完成后可以非常方便地回收。
8.环境污染小，符合低碳环保要求
与内支撑方案比较，扩大头锚杆物资设备投入较少，施工简单，且无需拆撑过程，减少噪音、污染等对周边环境的影响。用可回收锚杆亦可以减小对周围环境的影响，减少基坑外土体中的遗留物，尤其可以完全解决钢绞线的遗留问题，钢绞线可以全部回收。
2.3 预应力扩大头锚杆的传力机理
2.3.1 预应力扩大头锚杆加固机理
一部分土体相对另一部分土体产生位移一致丧失原有稳定性的现象，称为土体的失稳。公路边坡加固﹑隧洞开挖等工程设计与施工的核心所在，就是保持土体稳定性。
从宏观分析，土体的滑动式促使土体运动的滑动力大于滑动面上抗滑力导致的结果。预应力锚杆可以主动地加固土体，它一端被固定在稳定地层中，另一端则被锚具锚固在被加固土层上，将被加固土层与稳定地层紧密连接在一起，依靠锚杆周围土体的摩阻力传递结构物的拉力使土层得到加固[3]。
从微观角度而言，土体的失稳都属于剪切破坏，土体的失稳都是由某些面的剪应力超过土的抗剪强度所造成，一旦发生滑动破坏，这些面的两侧土体就产生很大的相对位移。土的抗剪强度是决定土体是否稳定的关键因素。但对土而言，抗剪强度并非一个常数，它随剪切面上所受法向应力而变。使用预应力锚杆时，锚杆的预加拉力增大了土体潜在滑动面上的法向应力 ，从而提高了土抗剪强度 的取值（ ），土层得以加固。
2.3.2 不同受力机理的预应力锚固技术
传统的预应力锚索均采用拉力型锚索结构，该种结构尽管施工简易﹑造价较低，但是由于其内锚固段受力不合理，上部浆体易开裂，特别是不能充分利用岩体的力学传递性能，因此锚固效果不理想。
一种能初步改善岩土力学传递性能的结构为压力型锚索结构。该种锚索结构的特点是利用设在孔底端的承压板将无粘结锚索的拉力转化为对浆体的压力，并通过相互粘结传递给土体，而砂浆体的受压性能均远大于其受拉性能，因此它的受力性能在一定程度上优于拉力型锚索。
上一篇：医院住院部空调设计+文献综述