【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水水利水电工程岩土锚固技术，具体是地下厂房直臂式岩锚墩台结构及安全评价方法。
技术介绍
1、近年来，基于岩土锚固技术成果所形成的岩锚吊车梁结构，被广泛应用于国内外的水电站厂房和隧道洞室中。岩锚吊车梁是一种通过一定深度的注浆长锚杆将混凝土梁牢牢地锚固在岩体中，从而使得梁与岩体协同工作、共同承载的结构形式。岩锚吊车梁具有减小开挖工程量和提前安装行车等优点，同时也存在以下3类问题：①岩锚梁沿厂房轴线方向通长布置，无法完全避开局部地质条件不良区域，布置形式不灵活；②岩锚梁通常采用斜壁式，对支撑岩壁成型要求高，且一般采用整体浇筑，工程施工难度大；③岩锚梁设计过程中以多种假设为前提，各分项安全系数叠加，结构整体安全余量较大，经济效益不高。因此，提出了地下厂房直臂式岩锚墩台结构及安全评价方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种地下厂房直臂式岩锚墩台结构及安全评价方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种地下厂房直臂式岩锚墩台结构，包括岩体和混凝土墩台以及型钢轨道梁，所述岩体为地下厂房建设露出的岩石，混凝土墩台设置在岩体侧壁，混凝土墩台和岩体接触面形成岩体与岩锚墩台接触面，混凝土墩台中设置有水平辅助锚杆组和斜向承力锚杆组，水平辅助锚杆组和斜向承力锚杆组延伸至岩体中，混凝土墩台中设置有预埋钢板，预埋钢板的顶部凸出混凝土墩台顶部，型钢轨道梁固定安装在预埋钢板顶部，提吊系统的成品行车设置在型钢轨道
4、基于极限位移思路提出了一种接触面中性点假定，由相关假定可以得出岩体对混凝土墩台的支撑力及摩阻力，进而完成极限状态下的结构求解；
5、将接触岩体视为温克尔弹性岩基，岩体与岩锚墩台接触面受压区中心点变形即为岩壁平均弹性变形，支反力表示为式(1)：
6、
7、根据∑mo＝0，带入上述未知作用力的力矩平衡条件可得式(2)：
8、
9、其中θ为微小转角，即弹性受拉锚杆的伸长量和轴向拉力可由式(3)、(4)表示：
10、δl＝lθ (3)
11、
12、将式(1)、(3)和(4)带入式(2)中，即可得到关于基本位移未知量θ的方程，即式(5)和(6)。
13、
14、
15、k为岩体的弹性抗力系数，kn/m3；
16、f为上部锚杆轴向拉力，n；
17、fv为作用在混凝土墩台上的吊车系统竖向集中荷载之和，n；
18、fh为作用在混凝土墩台上的吊车系统水平集中荷载之和，n；
19、g为混凝土墩台自重荷载，n；
20、w为上部型钢轨道梁等附件重力，n；
21、n为岩体对混凝土墩台的支反力，呈三角形分布，n；
22、s为支反力引起的阻滑力，n；
23、l为锚杆拉力对应o点的力臂，m；
24、ei为对应荷载至o点的力臂，m；
25、α为受拉锚杆倾角，°；
26、h为混凝土墩4的高度，即接触面的长度，m；
27、h0,1为作用点o至混凝土墩台上、下端面的距离，m；
28、lw为混凝土墩台的宽度，m；
29、l0表示斜拉锚杆组的长度，m；
30、θ为混凝土墩台绕o点发生微小转角，rad。
31、由极限状态下的基本未知量θ，进一步求得这一状态下的未知力f、n和s，从而得到混凝土墩台的初步设计参数。
32、作为本专利技术进一步的方案：所述斜向承力锚杆组与水平面的夹角为θ，θ为15°—45°。
33、作为本专利技术再进一步的方案：所述水平辅助锚杆组由四根锚杆组成，呈矩形或三角形设置，斜向承力锚杆组由两根锚杆组成。
34、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
35、1.直臂式岩锚墩台结构布置形式灵活，可通过适当调整型钢轨道梁长度的方式优化混凝土墩台布置间距，有效避开局部围岩破碎区。
36、2.直臂式岩锚墩台结构在满足吊车承载要求的前提下，大大降低了接触面岩体成型要求，单个墩台混凝土浇筑量相对较小，工程施工难度显著减小。
37、3.直臂式岩锚墩台结构的承载和破坏机理较为清晰，结构设计无需依赖过多前提假定，钢筋混凝土墩台和斜向承力锚杆组承载极限均可依据现有规范校核验算，推广应用前景较好。
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1.一种地下厂房直臂式岩锚墩台结构的安全评价方法，其特征在于：包括地下厂房直臂式岩锚墩台结构，该岩锚墩台结构包括岩体(1)和混凝土墩台(4)以及型钢轨道梁(2)，其特征在于：所述岩体(1)为地下厂房建设露出的岩石，混凝土墩台(4)设置在岩体(1)侧壁，混凝土墩台(4)和岩体(1)接触面形成岩体与岩锚墩台接触面(5)，混凝土墩台(4)中设置有水平辅助锚杆组(6)和斜向承力锚杆组(7)，水平辅助锚杆组(6)和斜向承力锚杆组(7)延伸至岩体(1)中，混凝土墩台(4)中设置有预埋钢板(3)，预埋钢板(3)的顶部凸出混凝土墩台(4)顶部，型钢轨道梁(2)固定安装在预埋钢板(3)顶部，提吊系统的成品行车设置在型钢轨道梁(2)上；该安全评价方法步骤如下：
2.根据权利要求1所述的地下厂房直臂式岩锚墩台结构，其特征在于：所述斜向承力锚杆组(7)与水平面的夹角为θ，θ为15°—45°。
3.根据权利要求1所述的地下厂房直臂式岩锚墩台结构，其特征在于：所述水平辅助锚杆组(6)由四根锚杆组成，呈矩形或三角形设置，斜向承力锚杆组(7)由两根锚杆组成。
【技术特征摘要】
1.一种地下厂房直臂式岩锚墩台结构的安全评价方法，其特征在于：包括地下厂房直臂式岩锚墩台结构，该岩锚墩台结构包括岩体(1)和混凝土墩台(4)以及型钢轨道梁(2)，其特征在于：所述岩体(1)为地下厂房建设露出的岩石，混凝土墩台(4)设置在岩体(1)侧壁，混凝土墩台(4)和岩体(1)接触面形成岩体与岩锚墩台接触面(5)，混凝土墩台(4)中设置有水平辅助锚杆组(6)和斜向承力锚杆组(7)，水平辅助锚杆组(6)和斜向承力锚杆组(7)延伸至岩体(1)中，混凝土墩台(4)中设置有预埋钢板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丰，陈庆，彭璐，任兴涛，卢珂，方浩，陈欣星，吴丰伟，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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