1、锚杆体杆体的截面积按下式确定:AsKt*Nt/fykAsKt*Nt/fptkKt-锚杆杆体的抗拉安全系数,按 7.3.2 条选Nt-锚杆的轴向拉力锚杆杆体抗拉安全系数杆体材料 最小安全系数临时锚杆 永久锚杆钢绞线精扎螺纹钢筋 1.6 1.8HRB400、HRB335 1.4 1.6锚杆体入岩深度计算锚杆的锚固长度可按下式的较大值LaK*Nt/(*D*f mg*)LaK*Nt/(n*D*f ms* )K-锚杆锚固体的 抗拔安全系数,Nt-锚杆的轴向拉力La-锚杆的锚固长度fmg-锚固段注桨体与地层间的粘结强度标准值D-锚杆锚固段的钻孔直径d-钢筋直径-采用 2 根或以上钢筋,界面的黏结强度降低系
2、数取 0.60.85-锚固长度对黏结强度的影响系数n-钢筋根数岩土锚杆杆体抗拔安全系数最小安全系数安全等级 锚杆损害危害程度临时锚杆 永久锚杆 危害大 1.8 2.2 危害较大 1.6 2.0 危害较轻 1.4 2.0通常情况,锚杆入岩深度由岩石与水泥结石体之间的粘结强度强度控制。锚杆间距不小于1.5m锚杆最大试验荷载不宜超过锚杆杆体极限承载力的 0.8倍(9.1.1)验收试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的 5%,且不得少于 3根,永久性锚杆 最大试验荷载应取锚杆轴向拉力设计值的 1.5倍, ;临时性锚杆的最大试验荷载应取锚杆轴向拉力设计值的 1.2倍。(1)锚杆的基本试验:锚杆基本试验的目的是
3、确定锚杆的抗拔承载力, 广东省基础规范 11.2.2 锚杆杆体按轴心受拉构件计算,不考虑裂缝,仅按承载力要求计算AsNt/fy对永久抗拔锚杆锚杆尚应考虑抗腐蚀性要求,抗拔锚杆截面直径要比计算要求加大一个级别。根据广东省基础规范 11.2.1Rt0*Na/2*f y2-锚筋抗拉工作条件系数,永久锚杆取 0.69,临时性锚杆取 0.92锚杆锚固体与地层的锚固长度应满足下式LaNak/(1*D*frb)La锚固长度,尚应满足 7.4.1 条D-锚杆锚固段的钻孔直径Frb-地层与锚固体的粘结强度特征值1-锚固体与地层粘结工作条件系数,对永久锚杆取 1.0,对临时性锚杆取 1.33锚杆钢筋与锚固砂浆的锚
4、固长度应满足下式La0*Na /(3*n*d*fb)La锚固长度,尚应满足 7.4.1 条d-锚杆钢筋直径fb-钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值3-钢筋与砂浆粘结强度条件系数,对永久锚杆取 0.6,对临时性锚杆取 0.72依据:建筑基坑工程技术规程JGJ120-99 第 4.4.2 条As1.25Rt/fy锚杆计算书:锚杆布置在柱底下基础内,,抗浮水头取场地附近道路最低点,为 26.85m,地下室顶板标高为 29.40m,底板结构面标高为 29.4-8.30=21.1m,底板厚度650mm,底板底面结构标高为 20.45m。水头 6.4m。根据抗浮计算结果,单根锚杆抗拔力特征值为 280kN。
5、水头:26.85-(29.4-8.3-0.65)=6.40m 锚杆直径 150mm,按地质资料,锚入强风化岩层内不少于 7.0mRt=0.8x3.14xDxLxf=0.8*3.14*150*7000*110=264kN取 260kN钢筋面积 As=1.25*260*1000/360=903mm2,配 3D22 As=1152mm2 锚杆均布布置,抗浮水头取地面,地下室顶板标高为 0.000m,锚杆间距为1.5m,底板厚度 1000mm,底板面结构标高为-13.5m。水位取在室外地面,为-0.60m。水头:13.5+1.0-0.6=13.9m 考虑安全系数,锚杆的上拔力为 F=1.05*10*1
6、3.9*1.5*1.5=329kN(省标)建筑边坡广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ15-31-2003 有以下有关规定:2、问题的提出:在两个不同的场合,都遇到有同行问到:对地下室抗浮的永久抗拔锚杆,其截面直径需要比计算要求加大一个级别吗?关键是,他们都不是用广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ15-31-2003 的方法计算抗拔锚杆的截面,他们是用岩土锚杆(索)技术规程CECS22:2005 的相关规定来计算抗拔锚杆截面的。当第 2 位同行同样问这个问题的时候,我意识到这可能不是个案,值得深入地分析。3、分析:(1)在承载力设计中有 3 种设计理论,李广信教授在其著作 3中对此有以下概括
7、:(2)岩土锚杆(索)技术规程CECS22:2005 整个设计理念用的是“安全系数法”。具体到计算锚杆截面时,荷载是标准值(不含荷载分项系数),材料强度是用标准值,极限抗力与荷载标准值的比值应不小于设定的安全系数。其规定如下:肯定会有读者在看到这里的时候,已经按耐不住提出异议:你有没有搞错!人家 CECS22:2005 写得清清楚楚, Nt明明是“锚杆的轴向拉力设计值”,你说是“荷载是标准值、不含荷载分项系数”,你说的不对!请稍安勿躁,我在这里提醒大家注意:岩土锚杆(索)技术规程CECS22:2005 是岩土方面的规范,其编委大部分都不是建筑行业的专家,用的是岩土专业术语,与建筑行业术语是有区
8、别的,不要一看见“设计值”这个词,就条件反射、想当然地用我们熟悉的建筑行业概念来套。请看一下其条文说明:这下子应该清楚了, Nt是锚杆的工作荷载,锚杆实际受力多少就是多少,没有含荷载分项系数,翻译成建筑行业术语应该就是“锚杆的轴向拉力标准值”。(3)广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ15-31-2003 沿用了国家标准建筑地基基础设计规范GB50007 的体系,对不同的地基基础问题采用不同的承载力设计理论:1)验算地基承载力、桩基承载力(岩土提供的抗力)时用容许承载力理论;2)验算挡墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮时用安全系数法;3)验算基础构件本身材料强度时,采用与上部结构设计相同的分项系数
9、法。具体到计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆的截面时,采用的是基于可靠度理论的分项系数法,荷载采用设计值(荷载标准值 X 荷载分项系数),材料采用强度设计值(强度标准值/材料分项系数),要求抗力设计值不小于荷载设计值,按下式计算:As=N/fy 或 As=N/fpy (1)式中: N锚杆的轴向拉力设计值(建筑行业术语)fy钢筋抗拉强度设计值fpy钢绞线抗拉强度设计值为了与岩土锚杆(索)技术规程CECS22:2005 进行比较,需要将式(1)换算成 CECS22:2005 式(7.4.1)的形式。取荷载的综合分项系数1.25,则有 N=1.25Nt(注:按建筑行业的术语和习惯,应该用“ Nk”表示“锚
10、杆的轴向拉力标准值”,这里为了方便与前文进行比较,还是统一用“ Nt”表示);按混凝土结构设计规范GB50010-2010 第 4.2.3 条的条文说明,热轧钢筋材料分项系数 s取 1.10,预应力钢绞线取材料分项系数 1.2,故有 fy = fyk /1.1, fpy = fptk /1.2。代入上面的式(1)整理后有:As=1.375 Nt /fyk 或 As=1.5 Nt / fptk (2)将(2)与 CECS22:2005 式(7.4.1)比较,可以认为:按广东省标准DBJ15-31-2003 计算临时锚杆截面时,热轧钢筋的安全系数 1.375,预应力钢绞线的安全系数是 1.5。对永
11、久性抗拔锚杆,按广东省标准 DBJ15-31-2003 第 11.2.2 条的要求,实际钢筋截面直径比计算结果提高一个级别,即钢筋直径大约增大 1.1 倍,钢筋截面大约增大 1.2 倍,相应的安全系数也大约增大了 1.2 倍。按 CECS22:2005表 7.3.2 的形式整理出广东省标准 DBJ15-31-2003 锚杆杆体抗拉安全系数于表2:表 2 广东省标准 DBJ15-31-2003 的锚杆杆体抗拉安全系数 杆体材料 临时锚杆 永久锚杆(截面直径提高一个级别)预应力钢绞线 1.5 1.8热轧钢筋(HRB400、HRB335) 1.375 1.654、结论:对比本文表 2 与 CECS2
12、2:2005 表 7.3.2,可认为 CECS22:2005 与 DBJ15-31-2003 的锚杆杆体抗拉安全系数基本相同,安全度大致相当。因此有以下结论:(1)按广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ15-31-2003 计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆截面的,确实需要按该规范第 11.2.2 条,钢筋截面直径比计算要求提高一个级别,以保证安全度。(2)按岩土锚杆(索)技术规程CECS22:2005 计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆截面的,计算中已提高了安全系数,能保证其安全度,无需再额外在计算的基础上再增大钢筋的截面直径。此外,该规范中的 Nt是锚杆的工作荷载,锚杆实际受力多少就是多少,计算时不需
13、要额外再乘以荷载分项系数1.25。5、讨论与建议:大家在工作中要用到工程技术标准数量很多,经常发现各种标准之间差异纷呈,矛盾百出:对同一个工程问题,在各本标准中公式各异,参数千差万别;对同一个技术内容,却存在着不同的规定;相同的术语在不同的规范中可能指的是不同的问题,而不同的术语可能指的又是同一个问题。这使广大同行感到无所适从,本文讨论的问题就是一个鲜活的例子。因此,正确理解和准确运用技术规范显得非常重要。以本文为例,如果设计按岩土锚杆(索)技术规程CECS22:2005 计算地下室抗浮的永久抗拔锚杆截面时,想当然地把锚杆工作荷载 Nt乘以荷载分项系数 1.25,完了再按广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ15-31-2003 把钢筋截面直径比计算要求提高一个级别,这样钢筋就比实际需要多用了 50%,对平面较大、深度较深的地下室而言增加的造价是相当可观,造成的浪费可想而知。在市场经济下,这样的设计单位是没有竞争力的。