淺談抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、淺談抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與應(yīng)用學(xué)界i研究園地淺談抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與應(yīng)用易俊濤摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例,指出抗浮錨桿在底下室抗浮中的作用及抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中應(yīng)該注意的設(shè)計(jì)事項(xiàng).關(guān)鍵詞:抗浮;錨桿;地下底板當(dāng)今,我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,全國各大城市興建的建筑物日益增多,增高,城市用地緊張,地價(jià)積聚攀升,地王頻現(xiàn),促使建筑物埋入地下部分也相應(yīng)增大,增深.地下結(jié)構(gòu)抗浮已經(jīng)成為許多建筑物普遍存在的問題.常用的抗浮措施有:1.直接采用底板抗浮;2.采用底板與抗拔樁共同抗浮;3.采用底板與錨桿共同抗浮等.其中,抗浮錨桿的采用以其布置靈活,施工方便,造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)脫影而出,促使抗浮錨桿在實(shí)際工程中普遍應(yīng)用.本文以一個(gè)實(shí)際

2、工程的地下室抗浮設(shè)計(jì)為例,針對(duì)抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行探討.1工程概況圖1地下室底板平面布置簡(jiǎn)圖某高層建筑,地面以上為兩棟單塔,每棟l8層;首層室外,地下室頂板部分為覆土lm綠化用地:地下3層地下室,相對(duì)室外地面深度約為12m:地下室柱距應(yīng)業(yè)主要求,分別為10xl0m和12xl0m(布置簡(jiǎn)圖如圖1所示);初步設(shè)計(jì)時(shí),基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁;底板采用梁板式結(jié)構(gòu),板厚取800mm.根據(jù)勘測(cè)報(bào)告,場(chǎng)地土質(zhì)情況自上而下描述如下:(1)人工填土層:平均厚度為2.0m.(2)淤泥層:平均頂面埋深為2.0m,平均厚度為2.5m.(3)粉質(zhì)粘土層:平均頂面埋深為4.5m,平均厚度為12.5m.(4)強(qiáng)風(fēng)化巖層:平

3、均頂面埋深為17.0m,平均厚度為1.0m.(5)中風(fēng)化巖層:平均頂面埋深為18.0m,平均厚度為4.0m.(6)微風(fēng)化巖層:平均頂面埋深為22.0m,平均厚度不小于6.0m.本建筑所處場(chǎng)地地下水位較淺,取地下水抗浮水位同室外地面,底板抗浮起控制性作用.如直接采用梁板結(jié)構(gòu)抗浮,考慮底板自重的有利影響,取設(shè)計(jì)值為:12xl0x1.20.8x24x0.8=129kn/m0.以10xl0m標(biāo)準(zhǔn)底板計(jì)算分析為例,12xl0m的設(shè)計(jì)理論相同,這里就不重復(fù)論述了.采用c30混凝土,hrb335級(jí)鋼筋,經(jīng)計(jì)算選用面筋直徑為16mm,間距為100mm.其裂縫寬度為0.195mm:底筋直徑為20mm,間距為10

4、0mm.2錨桿的選擇與計(jì)算2.1錨固的形式選擇根據(jù)錨固的形式可將錨桿分為三類:(1)圓柱形孔洞錨桿:由鉆孔機(jī)鉆一圓孔,孔內(nèi)采用水泥砂漿灌注或其他固定劑填充;多用于巖石地質(zhì).改造,居民住宅區(qū)內(nèi)決不允許有擾民的生產(chǎn)單位存在.生產(chǎn)車間盡可能采用新技術(shù)新工藝,淘汰老舊設(shè)備.對(duì)落后的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造,采用消音,隔音裝置,降低噪音強(qiáng)度,使其符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn).由環(huán)保部門監(jiān)管,對(duì)廢氣,噪音排放超標(biāo)準(zhǔn)而又屢禁不止的設(shè)備,實(shí)行強(qiáng)制淘汰處理.(三)建筑施工噪音的治理合理選用施工機(jī)械,如市區(qū)內(nèi)應(yīng)禁止使用錘擊打樁機(jī)及震動(dòng)打樁機(jī),宜選用人工挖孔樁,鉆孔樁或靜壓預(yù)制樁等噪音較低的方法施工;禁止現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土,推薦使用商品混

5、凝土.晚上10點(diǎn)以后禁止施工.必須連續(xù)施工超過晚上10點(diǎn)以后的工程,要先報(bào)城管部門批準(zhǔn)備案后方可施工,施工前要在工地大門附近張貼顯眼安民告示,方便群眾監(jiān)督.城管部門設(shè)置24h投訴電話,及時(shí)處理群眾舉報(bào)擾民情況,并作出相應(yīng)的處罰措施.定期開展文明工地表彰活動(dòng),表揚(yáng)先進(jìn)工地,對(duì)群眾意見較大的工地要批評(píng),并限期整改.58廠東科技20105總第237期(四)社會(huì)生活噪音的治理社會(huì)生活噪音是客觀存在的,治理不易.隨著生活水平的提高,人們的文化生活也豐富多彩,以各種形式的社交,慶祝,娛樂活動(dòng)進(jìn)行溝通.治理噪音應(yīng)以人為本,對(duì)家庭內(nèi)的卡拉0k,打麻將,房屋裝修等,如妨礙他人休息,鄰里可友善提醒,或由居委會(huì)或物

6、管勸喻.房屋裝修也應(yīng)有時(shí)間規(guī)限,夜間,節(jié)假日盡量不進(jìn)行打鑿,鉆墻,電鋸等噪音大的施工.對(duì)商店促銷,娛樂場(chǎng)所,酒吧,集會(huì)高音喇叭等噪音擾民行為,由城管,公安等執(zhí)法部門酌情進(jìn)行教育或處罰.參考文獻(xiàn):1李吳.城市環(huán)境噪聲污染及其防治對(duì)策j1_娟斗技資訊2o09(32)2吳宇.環(huán)境噪聲污染與健康生活j.嚇境教i)2008(1o)(作者單位:馬少妝,梁玉玲廣東省氣象局后勤服務(wù)中心;姚婷廣東技術(shù)師范學(xué)院)(2)擴(kuò)大圓柱體錨桿:由鉆孔機(jī)鉆一圓孔,在一定部位采用控制的高壓下的灌注漿注入,使孔壁受壓擴(kuò)大而形成部分?jǐn)U大的圓柱體;適用于黏性土及非黏性土.(3)多段擴(kuò)大圓柱體錨桿:采用特殊裝置在孔洞中多處形成擴(kuò)大圓柱

7、體;適用于黏性土及非黏性土.結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)的實(shí)際情況,選擇圓柱形孔洞錨固,其施工也較為方便.本工程以中,微風(fēng)化層作為錨桿的嵌固端,考慮巖石與錨桿間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值為frb=220kpa.設(shè)計(jì)中,不考慮粘土層對(duì)錨桿的作用,錨桿自由段的平均值為6m.2.2錨桿的計(jì)算錨桿的破壞情況主要有:桿體承載力破壞和抗拔出破壞.在錨桿的設(shè)計(jì)過程中,還應(yīng)該考慮錨桿與底板間的共同作用,依據(jù)變形協(xié)調(diào)的原理進(jìn)行錨桿實(shí)際內(nèi)力計(jì)算.同時(shí),也應(yīng)結(jié)合變形協(xié)調(diào)時(shí),底板的實(shí)際受力情況布置錨桿.錨桿設(shè)計(jì)時(shí),通常先假設(shè)錨桿的配筋,再進(jìn)行驗(yàn)算和調(diào)整,使其滿足設(shè)計(jì)要求.錨桿和底板變形也應(yīng)滿足相應(yīng)的限值.由于現(xiàn)在可供設(shè)計(jì)參考的軟件比較多,很大

8、程度上減少我們?cè)O(shè)計(jì)人員的計(jì)算量.下面就結(jié)合本工程的實(shí)際情況,逐一論述.(1)為方便計(jì)算,首先假設(shè)需要錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值:nak=240kn.由錨桿桿體承載力破壞條件有:0×q×naks2xfyxaso一邊坡工程重要性系數(shù)q一荷載分項(xiàng)系數(shù)82錨筋抗拉工作條件系數(shù)fv一錨筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值貝u:aso×q×nak/(s2xfy)=lx1.3x240x1000/(0.69x300)=1507mm采用hrb335級(jí)鋼筋,3d28的鋼筋面積為as:1847mm2.(2)錨桿的抗拔出破壞形式分為:錨固體與地層的錨固破壞和錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固破壞.如采用錨固體直

9、徑d=200mm,錨固體與地層的錨固長(zhǎng)度需要滿足:lat>nak/(e1xwxdxfrb)=2401000/(1x3.14x200x220)=1.17m(式1)81錨固體與地層粘結(jié)工作條件系數(shù)frb一地層與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值錨桿鋼筋與錨固砂漿問的錨固長(zhǎng)度需要滿足:la0×一yq×nak/(3×n×1t×d×84×壬b)=1x1.3x240/(0.6x3x3.14x28x0.85x2.4)=2.03m(式2)s3鋼筋與砂漿粘結(jié)工作條件系數(shù)n一單束錨桿鋼筋根數(shù)d一錨桿鋼筋直徑84一鋼筋與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度特征值折減系數(shù)

10、玎)鋼筋與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度特征值在此處需要注意的是,規(guī)范結(jié)合實(shí)際工程試驗(yàn)及錨固段設(shè)計(jì)安全度及構(gòu)造需要,提出錨固段的設(shè)計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度需滿足上下限值.錨桿錨固段長(zhǎng)度應(yīng)按式1,式2進(jìn)行計(jì)算,并取其中大值.同時(shí),巖石錨桿的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m,且不宜大于45d和6.5m.本工程的上述計(jì)算結(jié)果,錨固長(zhǎng)度取值應(yīng)為la:3m.(3)前面本論述假設(shè)錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值:nak:240kn,但結(jié)合變形協(xié)調(diào)時(shí),底板和錨桿的共同受力作用下,錨桿的實(shí)際研究園地i學(xué)界受力是多少我們還需要通過計(jì)算來得出.由于有錨桿作用的有利影響,可以考慮減少板厚來調(diào)整板與錨桿的受力,讓錨桿分擔(dān)更多的力.假設(shè)設(shè)置錨桿厚后,調(diào)整原板厚為500mm,考

11、慮底板自重的有利影響,抗浮設(shè)計(jì)值為:12x10x1.2一o.5×24x0.8=134.4kn/m.由變形協(xié)調(diào)條件列出平衡方程:awxfwamxfm=fm/k(式3)其中:k=asxes/l(式4)fm一錨桿提供的抗浮力fw單位面積水浮力設(shè)計(jì)值aw一板格在單位均布荷載作用下相應(yīng)位置的變形am一板格在單位集中荷載作用下相應(yīng)位置的變形k一錨桿岡0度es一鋼筋彈性模量l錨桿無粘結(jié)自由段長(zhǎng)整理式3和式4得:fm=wxfw/(m+l/k)(式5)此處采用一些有限元的分析軟件,可以很方便地得出,共需要6根錨桿,每根錨桿能提供的抵抗力為233kn.此值可知原假設(shè)錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值是較為合理的.同時(shí),

12、可以計(jì)算出底板需要的鋼筋,面筋直徑為12ram,問距為100mm,基本上為構(gòu)造配筋;底筋直徑為22ram,間距為100mm.粗略計(jì)算比較,此時(shí)的底板和錨桿的造價(jià)比僅使用底板抗浮時(shí),可以節(jié)省大約10%的造價(jià).板面筋為僅需構(gòu)造配置,說明板厚仍有減少的空間.減少板厚來降低底板剛度,讓錨桿分擔(dān)更多的浮力效應(yīng).這樣有進(jìn)一步節(jié)省工程造價(jià)的余地,本論述就不再繼續(xù)陳述.(4)前面錨桿的計(jì)算是以所有錨桿集中在底板跨中的假設(shè)計(jì)算出來的,但實(shí)際工程中為了讓每根錨桿都能充分發(fā)揮其作用,則需保持錨桿有一定的間距.同時(shí),利用有限元軟件計(jì)算時(shí),我們可以看到,底板跨中的變形是成圓形分布的.本工程采用正六邊形布置于板跨中,錨桿間距取1.2m.可以將錨桿的實(shí)際位置,用等剛度的彈簧布置于板中,再利用有限元分析軟件進(jìn)行分析計(jì)算.可以看到每根錨桿都能較好地發(fā)揮其作用.(5)錨桿和底板共同作用變形,應(yīng)將錨桿放入具體模型中進(jìn)行計(jì)算.本工程采用有限元計(jì)算軟件計(jì)算得,底板的最大局部變形為5.7mm,遠(yuǎn)小于變形限值要求.3結(jié)語錨桿設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況及建筑所在地的地質(zhì)條件綜合考慮.選擇適合地