一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，包括EBTP锚杆和包砖墙体；钢筋贯穿于楠竹管材中，钢筋长度大于楠竹管材长度，钢筋贯穿于楠竹管材段伸入至城墙的夯土内锚固段，钢筋延伸出楠竹管材段伸入至包砖内锚固段，钢筋贯穿出包砖墙体外端面通过螺栓和锚板固定；扩体锚节设在楠竹管材内的钢筋中段，且位于包砖墙体承压段和受拉段之间。通过多种传力模式的转化实现临界锚固长度的成倍增加和极限抗拔承载力的大幅提升，该结构能够满足包砖城墙、夯土城墙等大型夯土遗址结构的锚固需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构
本专利技术属于夯土建筑遗址加固保护
，特别涉及一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，用于增强包砖城墙等大型夯土遗址结构的稳定性和抗震能力。
技术介绍
包砖城墙作为我国规模宏伟、存量巨大且分布广泛的典型历史建筑遗迹，凝聚着古人高超的建筑理念和精湛的筑造技艺，是我国璀璨历史文明和文化根脉之影映，具有极高的科学意义和社会价值。包砖城墙主要由内部夯土和外部包砖组成，由于其在古代多用于军事防御功能，所以通常体型高大，而其内部夯土与外部包砖材料的延性较差，且两类材料强度差异较大，砌筑时间也不尽相同，二者变形难以协调，加之在建造时未经过抗震构造设计，导致结构在地震等外力作用下极易发生滑移、坍塌等破坏，造成遗址文物本身及其承载的历史文化信息的永久丧失。针对此问题，文物保护工作者依据“安全第一、最小干预、不改变原貌”的加固原则，主要采用“锚固”技术来隐蔽地增强其稳定性，即在遗址表面钻孔并植入锚杆，并在孔内注入锚固浆体将锚杆与遗址本体粘接，从而起到拉结危险体与稳定体的作用，避免遗址的失稳破坏。夯土建筑遗址兼具建筑与文物双重属性，传统岩土边坡锚固工程中常用的金属锚杆(如：钢筋等)并不适用于夯土遗址锚固，具体体现在：1、金属锚杆易与水分发生反应造成锈蚀损伤，因此耐久性较差，其使用年限与遗址文物相比极为短暂；2、金属锚杆与夯土材料强度差异较大，二者变形难以协调，无法充分发挥金属锚杆抗拉性能；3、与金属锚杆配合使用的水泥砂浆与遗址夯土材料易发生化学反应，二者相容性较差；4、为保护文物，预应力技术被严格限制使用。鉴于此，文保工作者在对夯土建筑中木质材料性能调查的基础上，通过长期探索实践，最终达成了以竹木杆材与非预应力锚固技术相结合的方法来增强夯土遗址地震稳定性的共识，研发了“楠竹锚杆”、“腊木锚杆”等以天然材料为基材的夯土遗址锚杆，然而大量实践经验表明，天然竹木材料制成的锚杆虽能有效解决杆体与遗址的相容问题和耐久问题，但仍存在以下缺点：(1)普通竹木杆材抗拉强度较低，且配合使用的锚固浆体抗剪强度一般仅略高于夯土体，锚固界面粘结性能较差，因此难以提供较高的锚固力，无法满足大型城墙类遗址锚固需求。(2)当前采用的遗址锚固形式主要为全长粘结受拉型，此类锚固系统界面的应力分布极不均匀，高应力区主要集中于孔口附近，不同锚固深度处的界面粘结强度未能充分发挥，造成有效锚固长度较短，锚固效率低下。(3)普通竹木锚杆结构简单，难以依据不同锚固材料的性能选择合适的锚固剂，进而最大化发挥不同锚固段的粘结强度，因此对包砖城墙这类含包砖、夯土等不同材料的遗址并不完全适用。综上所述，传统岩土边坡锚固常用的金属锚杆与当前夯土遗址锚固中普遍采用的竹木锚杆均不能很好满足包砖城墙遗址的锚固需求。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种适用于城墙等大型夯土遗址(尤其是包砖城墙遗址)的扩体型竹筋拉压复合锚杆(下简称：EBTP锚杆)的包砖城墙遗址锚固结构，解决现有金属锚杆耐久性和相容性差，而天然竹木锚杆抗拔承载力低、锚固界面应力集中、易造成遗址锚固力不足或局部过早损伤破坏等问题。通过多种传力模式的转化实现临界锚固长度的成倍增加和极限抗拔承载力的大幅提升，通过分区注浆技术使得不同材料的性能优势得以充分发挥。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，包括EBTP锚杆和包砖墙体；所述EBTP锚杆包括钢筋、锚板、楠竹管材和扩体锚节，所述钢筋贯穿于楠竹管材中，且钢筋长度大于楠竹管材长度，钢筋贯穿于楠竹管材段伸入至城墙的夯土内锚固段，钢筋延伸出楠竹管材段伸入至包砖内锚固段，钢筋贯穿出包砖墙体外端面通过螺栓和锚板固定；所述扩体锚节设在楠竹管材内的钢筋中段，扩体锚节位于包砖墙体承压段和受拉段之间。对于上述技术方案，本专利技术还有进一步优选的方案：进一步，所述包砖内锚固段为从包砖墙体外立面孔口处至包砖墙体与夯土体交界面，EBTP锚杆的钢筋自锚板至延伸出楠竹管材钢筋段与包砖采用水泥砂浆粘接。所述水泥砂浆由水泥、中砂按照质量比为15:85用水拌合，水灰比为0.29。进一步，所述夯土内锚固段为从包砖墙体与夯土体的分界面到锚孔底端，贯穿有钢筋的楠竹管材段的楠竹外表面与夯土体采用改性泥浆粘接。所述改性泥浆由遗址散落土、水泥、粉煤灰、糯米浆用5％的硅溶胶进行拌合，各组分质量比为60：20：10：10，水灰比为0.31。进一步，所述受拉段楠竹管材中灌注环氧树脂胶粘接插入的钢筋；所述承压段楠竹管材中不灌注环氧树脂胶。进一步，所述扩体锚节包括承载板和三角形支撑体，所述承载板沿钢筋径向垂直焊接，所述三角形支撑体沿钢筋轴向分别与承载板和钢筋固定连接；所述承载板上设有若干个圆形注浆孔。进一步，所述楠竹管材中段开设有贯穿三角形支撑体的纵向滑动槽。进一步，所述EBTP锚杆沿包砖墙体外立面均匀布设，或随墙高由下至上依次逐渐加密布设。进一步，所述EBTP锚杆沿包砖墙体外立面按照梅花形布设，相邻各行与各排EBTP锚杆间相互错开锚杆之间1/3～1/2的间距。进一步，所述EBTP锚杆穿入包砖墙体内与水平面呈10～30°夹角，并斜向下插入。进一步，所述相邻EBTP锚杆间扩体锚节交错设置在夯土体内不同深度处，且轴向间距为1/2～1/5夯土内锚固段长度。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：本专利技术将通过在传统楠竹锚杆基础上增设钢筋和扩体锚节，形成一种具有多圈层、多锚固段结构特征的扩体型竹筋拉压复合锚杆(EBTP锚杆)，该锚杆既能保证锚固系统较高的抗拔承载能力和锚固界面较低的峰值应力水平，又能解决金属筋体的低耐久性及其与土体的相容问题。本方案可解决的主要技术问题包括：(1)本专利技术夯土内锚固段分为浅部承压段和深部受拉段，能够成倍增加临界锚固长度，充分发挥不同锚固深度处锚固界面的抗剪能力，大幅提升锚杆抗拔承载力，解决竹木锚杆强度低，抗拔承载力有限的问题。(2)本专利技术的扩体锚节能够在有效提升机械咬合力、降低界面滑移量的同时，通过对锚周土体的扰动挤密来提高相邻锚杆局部界面粘结强度，弥补因群锚效应造成的锚固效率损失，进一步提升锚固系统性能。(3)采用分区注浆(包砖内和夯土内)技术和多圈层结构(钢筋/楠竹)构造，既能依据材料特性选配合适锚固浆体优化其内锚固段性能，又能保证锚杆与遗址的变形协调和耐久相容。由于EBTP锚杆采用了上述结构特点，结合其工作原理可知，本专利技术具有以下优点：1)夯土内承压段改性泥浆与夯土体界面的剪切作用、受拉段楠竹外表面与改性泥浆界面的剪切作用将共同抵抗由包砖墙体位移引起的锚杆轴向荷载，因此夯土内锚固段临界锚固长度为承压段临界锚固长度和受拉段临界锚固长度之和，相比传统拉力型或压力型锚固系统的临界锚固长度将成倍提高，充分调动了不同锚固深度处界面粘结强度，使得界面剪应力分布更为均匀，抗拔承载力更高；2)扩体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，其特征在于，包括EBTP锚杆和包砖墙体；所述EBTP锚杆包括钢筋、锚板、楠竹管材和扩体锚节，所述钢筋贯穿于楠竹管材中，且钢筋长度大于楠竹管材长度，钢筋贯穿于楠竹管材段伸入至城墙的夯土内锚固段，钢筋延伸出楠竹管材段伸入至包砖内锚固段，钢筋贯穿出包砖墙体外端面通过螺栓和锚板固定；所述扩体锚节设在楠竹管材内的钢筋中段，扩体锚节位于包砖墙体承压段和受拉段之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，其特征在于，包括EBTP锚杆和包砖墙体；所述EBTP锚杆包括钢筋、锚板、楠竹管材和扩体锚节，所述钢筋贯穿于楠竹管材中，且钢筋长度大于楠竹管材长度，钢筋贯穿于楠竹管材段伸入至城墙的夯土内锚固段，钢筋延伸出楠竹管材段伸入至包砖内锚固段，钢筋贯穿出包砖墙体外端面通过螺栓和锚板固定；所述扩体锚节设在楠竹管材内的钢筋中段，扩体锚节位于包砖墙体承压段和受拉段之间。


2.根据权利要求1所述的一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，其特征在于，所述包砖内锚固段为从包砖墙体外立面孔口处至包砖墙体与夯土体交界面，EBTP锚杆的钢筋自锚板至延伸出楠竹管材钢筋段与包砖采用水泥砂浆粘接；
所述水泥砂浆由水泥、中砂按照质量比为15:85用水拌合，水灰比为0.29。


3.根据权利要求1所述的一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，其特征在于，所述夯土内锚固段为从包砖墙体与夯土体的分界面到锚孔底端，贯穿有钢筋的楠竹管材段的楠竹外表面与夯土体采用改性泥浆粘接；
所述改性泥浆由遗址散落土、水泥、粉煤灰、糯米浆用5％的硅溶胶进行拌合，各组分质量比为60：20：10：10，水灰比为0.31。


4.根据权利要求1所述的一种基于EBTP锚杆的包砖城墙遗址锚固结构，其特征在于，所述受拉段楠竹管材中灌注环氧树脂胶粘接插入的钢筋；...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦苇，艾宇，李东波，毛筱霏，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61