[发明专利]一种土遗址加固锚杆及其设计方法

权利要求书

1.一种土遗址加固锚杆，其特征在于，包括多个连接螺杆、多节胶木杆、多个阻力棒和胶木螺母；其中：所述土遗址加固锚杆是由多节胶木杆根据所需长度，通过连接螺杆连接而成；在各胶木杆的圆周表面均布有2组阻力棒；所述胶木螺母套装在所述加固锚杆上，当所述加固锚杆装入土遗址内，该胶木螺母4的端面与土遗址的表面贴合。

2.如权利要求1所述土遗址加固锚杆，其特征在于，所述位于各胶木杆的圆周表面的各组阻力棒沿胶木杆的轴向交错90°排列；所述各阻力棒的中心线与胶木杆的中心线之间的夹角为90°。

3.如权利要求1所述土遗址加固锚杆，其特征在于，所述各胶木杆、阻力棒、连接螺杆和胶木螺母的外表面均有厚度为2mm的植筋胶层。

4.一种如权利要求1所述土遗址加固锚杆的设计方法，其特征在于：具体过程是：

步骤1，确定锚杆材质：

步骤2，确定的锚杆直径；

根据被加固土遗址的土质条件确定锚杆的直径；根据式(1)和式(2)分别确定锚杆预应力筋的截面面积和锚杆直径D：

A≥K·Ntfptk---(1)]]>

A＝(πD²)/4               (2)

式(1)和式(2)中：A锚杆预应力筋的横截面积；N_t为锚杆的设计轴向拉力值，单位为N；f_ptk为预应力筋材料强度标准值，单位为N/mm²；K为安全系数；D为锚杆直径；

步骤3：确定的锚杆中锚固段长度；根据式(3)确定遗址土体中圆柱形锚杆锚固段长度：

La≥K·Ntπ·d2·qs---(3)]]>

式(3)中：L_a为锚固段长度；K为安全系数；N_t为锚杆的设计轴向拉力，单位为N；d₂为锚固体直径；q_s为土体与锚固体间粘结强度值，单位为kPa；

根据锚杆的锚固段长度L_a，确定制作该锚杆需要的胶木杆数量x，其中L_a＝1000x；

步骤4：确定阻力棒的参数；

所述阻力棒的参数包括阻力棒直径和长度；

根据式(4)和式(5)分别确定阻力棒直径D₁和长度L₁：

D₁＝(0.2～0.25)D   (4)

L₁＝(1.5～2)D   (5)

式(4)和式(5)中：D₁为阻力棒的直径；D为锚杆的直径；L₁为阻力棒的长度；步骤5：确定阻力棒在胶木杆圆周上的分布形式；

所述阻力棒在胶木杆圆周上的分布形式包括阻力棒的数量、同列阻力棒中相邻的两个阻力棒的中心距L₂和楔入的角度α，所述阻力棒楔入角度α是指阻力棒中心线与胶木杆中心线之间的夹角；

在确定阻力棒的楔入角度时，在相同的锚杆长度、锚杆直径、阻力棒长度和阻力棒直径条件下，锚固体直径、浆体组成和土体体质等外界测试环境相同条件下，设阻力棒楔入的角度α分别为45°和90°，设同组相邻两个阻力棒长轴中心线之间的间距L₂分别为100mm、200mm和400mm，对锚杆进行六组抗拉拔实验，通过比较测得的锚固力大小，确定楔入的角度α和同列阻力棒中相邻的两个阻力棒的中心距L₂分别为锚固力最高时的阻力棒楔入角和同列阻力棒中相邻的两个阻力棒的中心距；在确定阻力棒的数量时，根据式(6)确定阻力棒数量y：

y＝(2L_a-4L₂)/L₂+1   (6)

式(6)中：y为阻力棒数量；L_a为锚固段长度；L₂为同组相邻两个阻力棒长轴中心线之间的间距间距；

步骤6：确定连接螺杆的参数；

根据式(7)和式(8)分别确定连接螺杆的直径D₂和长度L₃：

D₂＝2/3D   (7)

L₃＝L₂   (8)

式(7)和式(8)中：D₂为连接螺杆的直径；D为锚杆的直径；L₃为连接螺杆的长度；L₂为阻力棒的间距；

步骤7，胶木螺母的确定；根据式(9)和式(10)分别确定胶木螺母的外径D₃和厚度d：

D₃＝2D   (9)

d＝1.5D₁  (10)

式(9)和式(10)中：D₃为胶木螺母的直径；D为锚杆的直径；d为胶木螺母的厚度；D₁为阻力棒的直径；

步骤8，验证所述加固锚杆是否满足土遗址保护的要求；至此，完成了一种土遗址加固锚杆的设计。