一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系，包括混凝土支挡结构和抗震锚杆；混凝土支挡结构包括刚性混凝土和柔性混凝土支挡结构；抗震锚杆包括锚固段、自由段和锚头，锚头包括垫板、刚性滑壁、轴向抗震装置、切向抗震装置、预应力施加装置、锚具、限位器和盖板。本实用新型专利技术有效解决了地震作用下，传统锚杆不具备抗震性能、支挡结构易发生脆性破坏、单一刚度支护体系难以满足边坡抗震要求等问题，本实用新型专利技术提供了一种抗震结构合理、抗震性能优异、复杂边坡可分级抗震、灾后锚杆可恢复的边坡支护体系，具有广泛的应用前景和显著的经济、社会效益。社会效益。社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系


[0001]本技术属于边坡加固
，具体涉及一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系。

技术介绍

[0002]地震是造成边坡失稳破坏的重要因素之一，近年来，我国发生的较为强烈的地震，例如汶川大地震、雅安地震皆引发了大量的边坡崩塌、滑坡等地质灾害。据调查，失稳边坡中有部分边坡是已加固边坡，但依然无法承受地震作用，出现滑坡现象。
[0003]对于已加固边坡发生失稳主要存在以下原因：1.锚固结构不具备抗震性能，锚杆、土钉等锚固结构在地震荷载作用下极易被拔出或拉断；2.支护挡墙脆性破坏，传统支护当前为板肋式、格构式等刚性混凝土挡墙，震灾来袭极易发生破坏。3.现有支护体系刚度设计不合理，高大型边坡的动力放大效应不可忽略，地震作用对边坡不同位置影响程度不同，单一刚度的支护体系难以满足边坡抗震要求。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本技术旨在提供一种抗震结构合理、抗震性能优异、可实现复杂边坡分级抗震、灾后锚杆预应力可恢复的适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系。
[0005]本技术采用的技术方案是：
[0006]一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系，包括混凝土支挡结构和抗震锚杆，混凝土支挡结构自下而上包括刚性混凝土支挡结构和柔性混凝土支挡结构；所述抗震锚杆包括锚固段、自由段和锚头；所述锚头包括垫板、刚性滑壁、轴向抗震装置、切向抗震装置、预应力施加装置、锚具、限位器和盖板；所述轴向抗震装置包括滑动套筒和弹簧，弹簧位于滑动套筒内部并与滑动套筒滑动连接，弹簧和滑动套筒的下端均与垫板的上表面固定连接；轴向抗震装置工作原理为滑动套筒内弹簧在地震荷载作用下压缩变形，防止锚杆轴向应力激增，达到抗震效果。切向抗震装置包括底座、滚球、环形叠层橡胶支座、限位套箍和滑盖，弹簧和滑动套筒的上端均与底座的下表面固定连接，环形叠层橡胶支座的下表面与底座外缘上表面固定连接，环形叠层橡胶支座的上表面与滑盖外缘下表面固定连接，滑盖内部设有球冠状凹槽，滚球内嵌于底座的中心台座并可在中心台座内滚动，中心台座与滑盖通过滚球连接，限位套箍紧固于切向抗震装置外围；切向抗震装置工作原理：地震作用下锚杆会沿边坡坡面方向发生剧烈抖动，此时锚杆受剪力作用，损伤极大，切向抗震装置的滑盖与滚球相配合，可沿切向滑动，由此抵消或减弱锚杆骤增的切向应力，与此同时，配合环形叠层橡胶支座，可有效耗散地震能量，利用环形叠层橡胶支座的自动“复位”功能，使切向抗震装置震后复位。限位套箍的作用一方面是预应力施加时保证切向抗震装置的稳定，另一方面如果切向抗震装置震后自动复位不完全，限位套箍可辅助复位；预应力施加装置包括环状柱体承台、一体式包壳推力轴承、螺母、与螺母相配合的螺栓；环状柱体承台的下表面与滑盖的上表面固定连接，环状柱体承台的上表面与一体式包壳推力轴承的下表面固定连
接，一体式包壳推力轴承的上表面与螺母的下表面固定连接，一体式包壳推力轴承为中空一体式包壳推力轴承，螺栓底端设有扩底底座，扩底底座直径小于环状柱体承台、一体式包壳推力轴承的内径，大于螺母的内径；预应力施加装置原理：反向旋转螺母，螺栓相对螺母向上运动，锚具随螺栓向上运动，实现预应力的再次施加，螺栓底端设有扩底底座是为了防止螺栓脱出螺母；同时，轴向抗震装置、切向抗震装置与预应力施加装置呈串联关系，所以预应力的再次施加不会影响锚杆的抗震性能，此时轴向抗震装置、切向抗震装置与预应力施加装置的轴心位于同一直线上；螺栓上表面固定连接于锚具下表面中心部位，锚具为正方形且四周设有滑槽；刚性滑壁包括刚性滑壁a和刚性滑壁b，沿边坡坡面向上一侧的刚性滑壁为刚性滑壁a，其余三侧的刚性滑壁为刚性滑壁b，所述刚性滑壁a与垫板、刚性滑壁b卡壳连接，刚性滑壁b与垫板固定连接，刚性滑壁b相互间固定连接；刚性滑壁a设为卡壳连接是为了可拆装，方便限位套箍和限位器的安装、拆卸，同时刚性滑壁a设于沿边坡坡面向上一侧，是为了方便工人施作；限位器为单边开口的正方形限位器，开口部位的左右两边的内外两侧均设有滚珠滑动装置，限位器内侧滚珠滑动装置内嵌于锚具滑槽，外侧滚珠滑动装置与刚性滑壁b滑动连接。
[0007]所述刚性混凝土支挡结构的材料为常规混凝土，柔性混凝土支挡结构的材料为与常规混凝土适配强度相同的低弹模混凝土，包括泡沫混凝土或橡胶混凝土。刚性混凝土支挡结构与柔性混凝土支挡结构之间也可增加多个介于刚性混凝土支挡结构弹模与柔性混凝土支挡结构弹模之间的多个不同弹模支挡结构，实现支挡结构自下而上刚度渐变。
[0008]所述柔性混凝土支挡结构的低弹模混凝土浇筑在刚性混凝土支挡结构的常规混凝土初凝前进行。
[0009]所述刚性混凝土支挡结构与柔性混凝土支挡结构的临界位置处增设加强筋。支挡结构存在多个刚度支挡结构时，不同刚度支挡结构的临界位置处增设加强筋。
[0010]所述刚性混凝土支挡结构与柔性混凝土支挡结构的结构尺寸应满足承载力设计要求和正常使用状态设计要求。
[0011]所述锚具同时设有数个均匀且对称分布的圆形贯通孔洞，圆形贯通孔洞的个数、直径、分布应根据锚杆杆体的根数、直径、分布确定；圆形贯通孔洞配有配套使用的锚杆夹片。
[0012]支护完成后，所述螺栓扩底底座位于最底端。
[0013]所述杆体为预应力螺纹钢筋或钢绞线。
[0014]所述变刚度抗震支护体系的支护方法，包括以下施工步骤：
[0015]步骤一：修整坡面；
[0016]步骤二：施工放样；
[0017]步骤三：抗震锚杆施工：钻孔、安放杆体、注浆；
[0018]步骤四：混凝土支挡结构施工：钢筋绑扎、混凝土浇筑；
[0019]步骤五：安装锚头；
[0020]步骤六：抗震锚杆张拉锁定。
[0021]所述步骤五中，安装锚头时，先将限位套箍通过螺栓紧固于切向抗震装置外侧，然后安装限位器，最后旋转螺母，使螺栓扩底底座位于最底端。安装限位套箍和限位器是为了保证锚杆张拉锁定时体系的稳定。
[0022]所述步骤六中，同一根锚杆的多根杆体同步分级张拉，同步锁定，锁定后，拆下限位套箍和限位器。
[0023]所述步骤六中，预应力张拉锁定后安装刚性滑壁a和盖板并对锚头进行密封处理。同时，也可采用砂浆或树脂进行封锚保护，但不得妨碍二次启封。
[0024]一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系的预应力恢复方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一：封锚启封：解除锚头密封，拆卸刚性滑壁a和盖板；
[0026]步骤二：切向抗震装置复位：安装并紧固限位套箍，使切向抗震装置复位；
[0027]步骤三：预应力施加：安装限位器，旋转螺母；此步骤安装限位器的目的：一方面防止旋转螺母时，螺栓和锚具发生转动，起到限位作用；另一方面预应力施加时，限位器外侧滚珠滑动装置辅助锚具沿轴向方向运动。
[0028]步骤四：回收限位器和限位套箍并封锚。
[0029]封锚启封时，保护锚头不遭破坏。
[0030]封锚前应安装刚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于复杂边坡的变刚度抗震支护体系，其特征在于：所述变刚度抗震支护体系包括混凝土支挡结构(1)和抗震锚杆(2)，混凝土支挡结构(1)自下而上包括刚性混凝土支挡结构(3)和柔性混凝土支挡结构(4)；所述抗震锚杆(2)包括锚固段(5)、自由段(6)和锚头(7)；所述锚头(7)包括垫板(71)、刚性滑壁(72)、轴向抗震装置(73)、切向抗震装置(74)、预应力施加装置(75)、锚具(76)、限位器(77)和盖板(78)；所述轴向抗震装置(73)包括滑动套筒(731)和弹簧(732)，弹簧(732)位于滑动套筒(731)内部并与滑动套筒(731)滑动连接，弹簧(732)和滑动套筒(731)的下端均与垫板(71)的上表面固定连接；切向抗震装置(74)包括底座(741)、滚球(742)、环形叠层橡胶支座(743)、限位套箍(744)和滑盖(745)，弹簧(732)和滑动套筒(731)的上端均与底座(741)的下表面固定连接，环形叠层橡胶支座(743)的下表面与底座(741)外缘上表面固定连接，环形叠层橡胶支座(743)的上表面与滑盖(745)外缘下表面固定连接，滑盖(745)内部设有球冠状凹槽，滚球(742)内嵌于底座(741)的中心台座并可在中心台座内滚动，中心台座与滑盖(745)通过滚球(742)连接，限位套箍(744)紧固于切向抗震装置(74)外围；预应力施加装置(75)包括环状柱体承台(751)、一体式包壳推力轴承(752)、螺母(753)、与螺母(753)相配合的螺栓(754)，环状柱体承台(751)的下表面与滑盖(745)的上表面固定连接，环状柱体承台(751)的上表面与一体式包壳推力轴承(752)的下表面固定连接，一体式包壳推力轴承(752)的上表面与螺母(753)的下表面固定连接，一体式包壳推力轴承(75...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金青，梅国雄，孟子函，朱新星，包小华，张丽华，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：