一种用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件

摘要

本发明公开一种用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件，包括集束锚杆主筋组件及套在其上的链式滑环组件；所述链式滑环组件的最下端固定连接在集束锚杆主筋组件底部；所述链式滑环组件可沿集束锚杆主筋组件自由滑动，并且在锚孔内安装定位后能在重力作用下展开形成波折型串株式构造。本发明的预应力集束锚杆组件在用于岩锚时，利用集束锚杆主筋组件进行承拉，链式滑环组件可配合高强钢纤维混凝土和岩体一起进行承压，结构受力明确，能承受较大的外轴向荷载，适用范围广，受力性能可靠；且上述预应力集束锚杆组件可以在工厂实现制作和全装配化组装，大大简化了现场施工措施，提升了现场施工安全性和工程建设品质。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程、建筑工程等土木工程领域，具体涉及一种用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件。

背景技术

随着山区悬索桥梁的大量修建，以及山区桥梁的特点，悬索桥型的选用则备受关注。锚锭是悬索桥的主要承重构件，悬索桥的上部结构荷载通过吊杆传至主缆，再由主缆传递到锚锭，锚锭关系着桥梁建设的成败。悬索桥常用锚锭为重力式锚锭和隧道式锚锭，重力式锚锭通过其自身自重以及其与地基之间的摩阻力和嵌固力来抵抗巨大的主缆拉力。隧道式锚锭则是将主缆力传递到岩体中，依靠岩体的强度和稳定性来承担巨大的主缆拉力。

由于山区施工环境的限制，重力式锚锭开挖量大，需要混凝土方量大，导致重力式锚锭施工困难；隧道式锚锭需要开挖变截面长深隧道，开挖难度大，施工周期长，传力机理不明确。锚锭的设计成为山区桥梁设计的关键性问题。

由此可见，上述现有的悬索桥常用锚锭在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种现场施工简单、结构受力明确，受力性能可靠的悬索桥用锚锭，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件，使其现场施工简单、结构受力明确，受力性能可靠，从而克服现有的悬索桥用锚锭的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件，包括集束锚杆主筋组件及套在其上的链式滑环组件；所述链式滑环组件的最下端固定连接在集束锚杆主筋组件底部；所述链式滑环组件可沿集束锚杆主筋组件自由滑动，并且在锚孔内安装定位后能在重力作用下展开形成波折型串株式构造。

作为本发明进一步地改进，所述链式滑环组件包括套在集束锚杆主筋组件上并间断布置的若干个节段式套环；最下端的节段式套环固定连接在集束锚杆主筋组件底部；每两个相邻的节段式套环之间设有若干组两个节段承压筋组成的结构，每组两个节段承压筋之间以及节段承压筋与节段式套环之间均采用铰接方式。

进一步地，每组两个节段承压筋相接的端部采用半张式活动铰连接，两个节段承压筋的另一端部采用半张式活动铰分别连接在两个相邻的节段式套环上。

进一步地，位于两端的节段式套环在套环端部沿圆周间断设置一圈半张式活动铰，转向一致；位于中部的节段式套环在套环端部沿圆周一圈间断设置成对的半张式活动铰，转动方向背向相反。

进一步地，当所述链式滑环组件在重力作用下展开形成波折型串株式构造时，每组两个节段承压筋中，位于上段的节段承压筋与集束锚杆主筋组件之间的张开夹角为30-60°。

进一步地，当所述链式滑环组件在重力作用下展开形成波折型串株式构造时，每组两个节段承压筋中，位于下段的节段承压筋与集束锚杆主筋组件之间的张开夹角为90°。

进一步地，所述节段式套环采用节段式螺旋环筋。

进一步地，所述集束锚杆主筋组件包括灌浆波纹管和多个高强预应力钢棒，并采用固定环进行约束固定。

进一步地，所述固定环有两个，分别位于集束锚杆主筋组件的上部和底部，位于底部的固定环作为锚头；所述链式滑环组件的最下端通过锚头固定连接在集束锚杆主筋组件底部。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明的预应力集束锚杆组件在用于岩锚时，利用集束锚杆主筋组件进行承拉，链式滑环组件可配合高强钢纤维混凝土和岩体一起进行承压，结构受力明确，能承受较大的外轴向荷载，适用范围广，受力性能可靠。

2、本发明的预应力集束锚杆组件可以在工厂实现制作和全装配化组装，大大简化了现场施工措施，提升了现场施工安全性和工程建设品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为锚孔和锚室立面示意图；

图2为预应力集束锚杆组件在用于岩锚时的安装示意图；

图3为预应力集束锚杆组件在用于岩锚时的工作示意图；

图4为本发明一实施例中的用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件结构示意图(原状)；

图5为本发明一实施例中的用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件结构示意图(变化状态)；

图6为集束锚杆主筋组件结构示意图；

图7为链式滑环组件原状示意图；

图中，1-集束锚杆主筋组件；11-高强预应力钢棒；12-灌浆波纹管；13-固定环；2-链式滑环组件；21-节段式套环；22-节段承压筋；23-半张式活动铰；3-锚孔；31-锚室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图2、3所示，本实施例中的一种用于岩锚中的大吨位预应力集束锚杆组件，包括集束锚杆主筋组件1及套在其上的链式滑环组件2；链式滑环组件2的最下端固定连接在集束锚杆主筋组件1底部；链式滑环组件2的上端为自由端，链式滑环组件2可沿集束锚杆主筋组件1自由滑动，并且能在重力作用下展开形成波折型串株式构造。

配合图4、5、6所示，集束锚杆主筋组件1包括灌浆波纹管12和多个高强预应力钢棒11，并采用固定环13进行约束固定。其中，高强预应力钢棒11为大吨位预应力集束锚杆组件中的主要受力构件；灌浆波纹管12通过固定环13与高强预应力钢棒11固定约束形成整体结构，灌浆波纹管12为锚孔内注浆构件。固定环13有两个，分别位于集束锚杆主筋组件1的上部和底部，位于底部的固定环13作为锚头。

配合图4、5、7所示，链式滑环组件2包括若干个节段式套环21,若干个节段式套环21套在集束锚杆主筋组件1上并间断布置；最下端的节段式套环21通过锚头固定连接在集束锚杆主筋组件1底部；每两个相邻的节段式套环21之间设有若干组两个节段承压筋22组成的结构，每组两个节段承压筋22之间以及节段承压筋22与节段式套环21之间均采用铰接方式。

作为优选的方案，每组两个节段承压筋22相接的端部采用半张式活动铰23连接，两个节段承压筋22的另一端部采用半张式活动铰23分别连接在两个相邻的节段式套环21上。位于两端的节段式套环21在套环端部沿圆周间断设置一圈半张式活动铰23，一圈中的半张式活动铰23转向一致；位于中部的节段式套环21在套环端部沿圆周一圈间断设置成对的半张式活动铰23，成对的半张式活动铰23转动方向背向相反。

配合图3、5所示，当链式滑环组件2在重力作用下展开形成波折型串株式构造时，每组两个节段承压筋22中，位于上段的节段承压筋22与集束锚杆主筋组件之间的张开夹角为30-60°。每组两个节段承压筋22中，位于下段的节段承压筋22与集束锚杆主筋组件之间的张开夹角为90°。

作为优选的方案，上述节段式套环21采用节段式螺旋环筋的形式。

配合图1-3所示，上述大吨位预应力集束锚杆组件可用于岩锚中，形成大吨位斜拉集束岩锚体系；大吨位斜拉集束岩锚体系包括锚孔3、大吨位预应力集束锚杆组件(集束锚杆主筋组件1、链式滑环组件2)、高强钢纤维混凝土；其中，锚孔3内设置有锚室31、集束锚杆主筋组件1、大吨位预应力集束锚杆组件作为锚杆主体结构；链式滑环组件2和高强钢纤维混凝土组成锚端承压构造；波折型串株式构造位于锚室31内，锚孔3内浇筑高强钢纤维混凝土，高强钢纤维混凝土与链式滑环组件2握裹一起进行承压。

上述大吨位斜拉集束岩锚体系以以下步骤进行实施：

步骤一：岩体上设计锚点位置处小直径斜向成孔；

步骤二：成孔至设计高程后，进行孔内微爆破，并采用钻杆旋转扩孔至形成锚室，然后进行室内吸尘除渣；

步骤三：工厂制作锚杆主体结构，并运至现场经检测后进行定位安装；

步骤四：解除链式滑环组件的临时锚固，使链式滑环组件在重力或很小的外推力作用下向下滑动，呈波折型串株式构造。

步骤五：孔内浇筑高强钢纤维混凝土，高强钢纤维混凝土达到一定强度后，与链式滑环组件握裹一起进行承压。

上述大吨位斜拉集束岩锚体系利用集束锚杆主筋组件进行承拉，链式滑环组件配合高强钢纤维混凝土和岩体一起进行承压，结构受力明确，能承受较大的外轴向荷载，适用范围广，受力性能可靠。上述大吨位斜拉集束岩锚体系施工时可以使得锚杆主体结构实现全工厂化制作及装配，无需在施工现场进行组装，现场施工步骤简单明确；同时，岩体破坏面小，锚固性能可靠，安全性能高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。