一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法技术

一种抗震持久型韧性锚头结构，包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件以及与减震弹性组件可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索从减震弹性组件中穿出后的自由端由第二锚具进行锚固，第二锚具的底部与减震弹性组件表面通过预应力锚索拉压接触。本发明专利技术能够在一定强度的地震或其他等同强度震动力作用下正常工作，具有持久型压缩

【技术实现步骤摘要】
一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法


[0001]本专利技术涉及边坡防治抗震
，具体涉及一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法。

技术介绍

[0002]随着近些年我国交通建设事业的快速发展和路堑高边坡的大量涌现，人工高路堑边坡加固工艺已不断完善起来，预应力锚索框架梁防护形式，作为一种合理有效的边坡加固措施，由于其结构比较简单，提供的支护力大，便于施工，与生态环境景观协调性好，所以近几年更是广泛地用于工程实际中，在边坡防治工程中，预应力锚索框架梁已成为常用的治理措施。
[0003]预应力锚索框架梁加固滑坡体，作为一种主动加固方法，是通过充分调动岩体的自身强度，将滑坡体形成的滑坡推力通过锚索框架梁结构体传到滑床内稳定岩层中，从而改变滑坡体内的应力状态，达到边坡稳定的目的。预应力锚索框架梁结构体主要由预应力锚索和框架梁两部分组成，通过钻孔机在滑坡体上钻孔将锚索预埋入孔中，同时在钻出的孔中浇筑混凝土并对锚索进行张拉使其成为预应力锚索。根据受力情况将预应力锚索在孔中分为两段，即锚固段和自由段，其中锚固段提供的巨大锚固力(即锚固段的极限抗拔力)。预应力锚索构建完成后，在滑坡体表面建造框架梁将预应力锚索提供的锚索张拉力分散到滑坡体岩(土)体中，以抵抗滑坡体滑坡推力，从而改变滑坡体的应力分布。在框架梁的表面对应于钻孔的位置设置有砼封锚，以对预应力锚索进行锚固和保护。砼封锚底部与钻孔表面接触的位置设置锚斜托，用来调整砼封锚与预应力锚索的垂直关系，在锚斜托表面固定一钢板，钢板上固定一锚具，将预应力锚索进行锚固，最后用混凝土将锚具以及伸出锚具的预应力锚索自由端进行封锚，完成预应力锚索框架梁的搭建。
[0004]预应力锚索框架梁能调动坡体自稳能力，改变坡体的应力状况，且安全稳定、美观轻巧，综合造价及社会经济效益明显，明显优于传统的支护结构，在边坡治理中有广泛的应用前途，如构造发育的岩质路堑边坡、顺层及滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡地段等。
[0005]但由于预应力锚索框架梁锚固结构本身刚性的特点，其允许发生的变形位移较小，在一定强度的地震或其他等同强度震动力作用下，锚固岩体变形较大，常规预应力锚索难以继续限制其变形，此时锚索极易因锚索变形能力不足或瞬时冲击荷载作用下过载而被拉断，一旦失效便是永久失效，引起预应力锚索框架梁受力结构受损，从而引发滑坡体失稳破坏。
[0006]针对这一问题，专利技术一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法是十分有必要的，使其抵御灾害、吸收能量和性能恢复的能力有所提升，达到长久工作而不失效的预期目标，这也是行业发展的前沿性目标和国家需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种抗震持久型韧性锚头结构与锚头抗震方法，以解决现有
预应力锚索框架梁结构中的锚头结构抗震能力不足的技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0009]一种抗震持久型韧性锚头结构，包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索3；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件4以及与减震弹性组件4可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件4为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索3从减震弹性组件4中穿出后的自由端由第二锚具1进行锚固，第二锚具1的底部与减震弹性组件4表面通过预应力锚索3拉压接触。
[0010]本专利技术中，初始状态为锚头结构为尚未受到外界动力作用时的状态。
[0011]本专利技术中，以锚斜托11朝向砼封锚12的方向为外侧，以锚斜托11朝向框架梁13方向为内侧。
[0012]本专利技术的工作原理是：本方案提供的减震弹性组件4具有持久型压缩
‑
回弹变形的恢复能力，在抗震响应时，预应力锚索3随震动产生回缩时，预应力锚索3上锚固的第二锚具1能够对减震弹性组件4表面形成压力，减震弹性组件4即发生压缩弹性形变，压缩弹性形变能够对第二锚具1产生向外侧的弹力作用，从而阻止预应力锚索3继续回缩；在震动结束时，减震弹性组件4发生回弹，推动第二锚具1带动预应力锚索3回归初始状态。通过减震弹性组件4持续的压缩
‑
回弹变形，对震动能量进行吸收，使预应力锚索3具备常规锚索不具有的韧性功能，使锚头结构在发生形变后能耗能自行恢复而不失效，能够有效增加锚头结构的抗震能力。
[0013]优选的，所述约束组件包括从弹性拱板中部通孔穿出的约束杆6以及约束减震弹性组件4位移的第一固定件71，第一固定件71位于弹性拱板拱起方向的外侧；所述约束杆6的一端与第一固定件71之间可拆卸连接，约束杆6另一端与锚头基础固定连接；所述第一固定件71与弹性拱板接触并向弹性拱板内侧挤压使减震弹性组件4具备预应力。
[0014]这样，第一固定件71一方面能够对减震弹性组件4进行限位约束，防止在震动结束减震弹性组件4回弹时弹力过大使其脱离转动连接的锚头基础表面导致自身受损或导致第二锚具1损伤；另一方面第一固定件71在初始状态时对减震弹性组件4的挤压产生的预应力，使减震弹性组件4在震动响应过程中不会发生太大的弹性形变，减小减震弹性组件4自身弹力对周边各部件的影响。
[0015]优选的，所述减震弹性组件4包括多个弹性拱板，多个弹性拱板之间通过绑扎钢条5绑扎固定形成板簧，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向第二锚具1的方向依次递减。
[0016]这样，多个弹性拱板绑扎形成的减震弹性组件4能够简化减震弹性组件4自身结构的制作和组装过程，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向锚头方向依次递减能够节省减震弹性组件4自身结构制作材料，节约资源。
[0017]优选的，所述第二锚具1为扣锁结构，所述预应力锚索3上对应于第二锚具1的位置设置有多个钢球组成的钢球葫芦2，钢球葫芦2与第二锚具1卡接。
[0018]这样，在抗震响应时，卡接的第二锚具1和钢球葫芦2具备较高的齿状咬合抗力，能有效增加锚索结构的耐久性和抗震性能。
[0019]优选的，所述锚头基础对应于减震弹性组件4的两侧固定连接有两个承载支架9；所述承载支架9包括固定轴91以及与固定轴91两端分别固定连接的支座92，支座92固定连
接于锚头基础表面；所述减震弹性组件4靠近锚头基础的拱板两侧分别设置有卷边，各个卷边分别转动连接于各个对应位置的固定轴91上。
[0020]这样，只需将减震弹性组件4两侧的卷边套在固定轴91上即可实现减震弹性组件4的两侧与锚头基础表面的转动连接，有利于结构的简化及安装的方便程度。
[0021]优选的，减震弹性组件4响应过程受力特征用如下公式进行表征：
[0022][0023]式中，σ为减震弹性组件4任意截面处的应力，M(x)为任意x点位处的弯矩，W为减震弹性组件4的抗弯截面系数。
[0024]优选的，减震弹性组件4表面任意位置处的弯矩M(x)采用减震弹性组件4变形微分方程进行计算：
[0025][0026]式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，包括锚头基础、与锚头基础固定连接的抗震组件以及从锚头基础和抗震组件中依次穿出的预应力锚索(3)；所述抗震组件包括固定连接于锚头基础表面的减震弹性组件(4)以及与减震弹性组件(4)可拆卸连接的约束组件；所述减震弹性组件(4)为弹性拱板，所述弹性拱板中部开设有通孔，所述弹性拱板的两端与锚头基础表面转动连接；所述预应力锚索(3)从减震弹性组件(4)中穿出后的自由端由第二锚具(1)进行锚固，第二锚具(1)的底部与减震弹性组件(4)表面通过预应力锚索(3)拉压接触。2.根据权利要求1所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述约束组件包括从弹性拱板中部通孔穿出的约束杆(6)以及约束减震弹性组件(4)位移的第一固定件(71)，第一固定件(71)位于弹性拱板拱起方向的外侧；所述约束杆(6)的一端与第一固定件(71)之间可拆卸连接，约束杆(6)另一端与锚头基础固定连接；所述第一固定件(71)与弹性拱板接触并向弹性拱板内侧挤压使减震弹性组件(4)具备预应力。3.根据权利要求2所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述减震弹性组件(4)包括多个弹性拱板，多个弹性拱板之间通过绑扎钢条(5)绑扎固定形成板簧，多个弹性拱板的大小沿锚头基础向第二锚具(1)的方向依次递减。4.根据权利要求1所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述第二锚具(1)为扣锁结构，所述预应力锚索(3)上对应于第二锚具(1)的位置设置有多个钢球组成的钢球葫芦(2)，钢球葫芦(2)与第二锚具(1)卡接。5.根据权利要求1所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，所述锚头基础表面对应于减震弹性组件(4)的两侧固定连接有两个承载支架(9)；所述承载支架(9)包括固定轴(91)以及与固定轴(91)两端分别固定连接的支座(92)，支座(92)固定连接于锚头基础表面；所述减震弹性组件(4)靠近锚头基础的拱板两侧分别设置有卷边，各个卷边分别转动连接于各个对应位置的固定轴(91)上。6.根据权利要求3所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，减震弹性组件(4)响应过程受力特征用如下公式进行表征：式中，σ为减震弹性组件(4)任意截面处的应力，M(x)为任意x点位处的弯矩，W为减震弹性组件(4)的抗弯截面系数。7.根据权利要求6所述的一种抗震持久型韧性锚头结构，其特征在于，减震弹性组件(4)表面任意位置处的弯矩M(x)采用减震弹性组件(4)变形微分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林峰，夏万春，唐宁，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：