[发明专利]一种纵横双向耗能减震的装配式锚杆及其施工方法

说明书

本发明公开了一种纵横双向耗能减震的装配式锚杆及其施工方法，包括相互连接的锚头杆件、纵横双向耗能减震装置和直螺杆。纵横双向耗能减震装置包括外螺纹杆件和内螺纹杆件，外螺纹杆件和内螺纹杆件各设置有一体成型的活动凹槽和限位圆环、摩擦板、圆柱块、弹簧、剪切钢体和套箍，圆柱块的轴向伸缩移动可吸收消耗地震产生的轴向能量，通过剪切钢体与圆柱块焊接形成的剪切屈服阻尼结构的往复切向塑性位移耗散地震产生的切向能量。本发明能在发生地震时防止锚杆发生拉伸、剪切破坏，提高边坡抗震性能。

技术领域

本发明属于边坡锚固技术领域，具体涉及一种纵横双向耗能减震的装配式锚杆及其施工方法。

背景技术

随着高速公路和高速铁路为代表的大型交通基础设施不断向山区发展，由此带来大量路堑边坡工程。锚杆是一种安设在岩土层中深部的受力杆件，它的一端与工程建筑物相连，另一端锚固在岩土层中，可充分发挥岩土体自稳能力，是一种对原岩扰动小，施工速度快，安全可靠的边坡加固手段，在路堑边坡支护中得到了广泛应用。

现实中在地震作用下，传统锚杆支护边坡失稳破坏愈发普遍，由于传统锚杆延性较低无法充分吸收、耗散地震产生的巨大能量，适应土体大变形要求导致杆体断裂破坏。

当地震发生时，一方面，地震作用下锚杆轴向力及切向力会急剧增加，另一方面，裂隙岩体在地震作用下会产生剪切错动，锚杆遭受巨大的剪切力。现有技术中的锚杆抗震、减震装置主要针对锚杆轴向缓冲，对于锚杆切向减震效果较差，从而导致锚杆整体抗震效果有限，在切向外力和振动作用下锚杆很难满足切向变形、耗能要求，导致锚板破坏失效。

发明内容

为了解决现有技术中锚杆在地震时受到急剧增加的轴向力和切向力作用而容易破坏的问题同时使得锚杆对地震能量起到吸收好散的作用，进而提高边坡支护结构的安全性和稳定性，本发明提供一种纵横双向耗能减震的装配式锚杆及其施工方法，所述减震锚杆设置在锚杆洞内，包括：自锚杆孔30内至外包括通过螺纹连接的锚头杆件1、纵横双向耗能减震装置20和直螺杆16，所述直螺杆16设置在锚杆孔30外的一端通过垫板3和锚具2固定在框格梁4上；所述纵横双向耗能减震装置20包括外螺纹杆件5、内螺纹杆件6和剪切钢体12；所述外螺纹杆件5一端设置有外螺纹，另一端设置有截面为圆形的活动凹槽7，在设置有活动凹槽7的一端边缘处向内设置有限位圆环8，所述活动凹槽7和限位圆环8为一体成型结构；在所述活动凹槽7内壁表面设置有摩擦板10，所述限位圆环8用于限制摩擦板10轴向移动；在活动凹槽7内紧贴摩擦板10还设置有能够滑动的圆柱块9，所述圆柱块9的长度小于活动凹槽7的深度，在圆柱块9和活动凹槽7底部之间还设置有弹簧11，所述弹簧11两端分别与圆柱块9和活动凹槽7固定连接；所述内螺纹杆件6一端设置有内螺纹，另一端设置有截面为圆形的活动凹槽7，在设置有活动凹槽7的一端边缘处向内设置有限位圆环8，所述活动凹槽7和限位圆环8为一体成型结构；在所述活动凹槽7内壁表面设置有摩擦板10，所述限位圆环8用于限制摩擦板10轴向移动；在活动凹槽7内紧贴摩擦板10还设置有能够滑动的圆柱块9，所述圆柱块9的长度小于活动凹槽7的深度，在圆柱块9和活动凹槽7底部之间还设置有弹簧11，所述弹簧11两端分别与圆柱块9和活动凹槽7固定连接；所述外螺纹杆件5和内螺纹杆件6中轴线重合，外螺纹杆件5和内螺纹杆件6设置有圆柱块9的一端相对设置，所述剪切钢体12设置在外螺纹杆件5和内螺纹杆件6的圆柱块9之间并与两端的圆柱块9固定连接，所述剪切钢体12材质采用具有饱满的滞回曲线的低屈服点钢材制成；分别在外螺纹杆件5和内螺纹杆件6未设置螺纹的一端的外侧还设置有能调节摩擦板10和圆柱块9松紧程度的套箍13；所述锚头杆件1和直螺杆16上均设置有能与外螺纹杆件5或内螺纹杆件6相匹配的螺纹结构，外螺纹杆件5的外螺纹结构与内螺纹杆件6的内螺纹结构相匹配。

在一种具体的实施方式中，所述纵横双向耗能减震装置20外侧设置有防腐套管14，在所述防腐套管14外表面设有凸起的半球体，在防腐套管14内填充有发泡剂15。

在一种具体的实施方式中，所述圆柱块9侧壁喷涂有增加摩擦系数的涂层91，所述涂层优选无机涂层。