考虑抗剪性能的全长预应力锚杆支护力计算方法

Calculation method of support force of full-length prestressed bolt considering shear performance

摘要

为探明全长预应力锚杆对剪切滑移体的抗剪性能，基于剪切滑移理论提出了一种计算滑移体所需最小支护抗力的方法，推导了全长预应力锚杆的中性点位置和支护力计算方法，并应用于隧道案例中验证其合理性。研究表明：用滑移体面积和围岩等级计算滑移体所需最小抗力的方法相比于传统的方法计算简便、安全度高。在规定范围内：增大锚杆直径，中性点位置向锚杆尾部移动；增大预应力，中性点位置向锚杆端部移动，两者对锚杆中性点位置的影响不同，但均能使锚杆轴力和径向支护抗力成正比例关系增大。采用锚喷支护时锚杆所能提供的径向支护抗力很小，建议根据滑移面处剪力值设计锚杆参数，适当增大直径和预应力，提高抗剪性能的同时也能提高径向支护抗力。研究成果可为全长预应力锚杆的抗剪性能计算提供参考。

Abstract

In order to find out the shear resistance of the full-length prestressed bolt to the shear-slip body，based on the shear-slip body theory，a method to calculate the minimum support resistance of the slip body was proposed，the neutral point position and supporting force calculation method was deduced，and the rationality of the method was verified. The results show that calculating the minimum resistance required，by using the slip body area and grade of the surrounding rock，is simpler and safer than the traditional method. The neutral point position of the full-length prestressed bolt is affected by the diameter and the prestressed. Within the specified range：increasing the diameter of the bolt，the neutral point position moves to the bolt's tail；increasing the prestress of the bolt，the neutral point position moves to the bolt's head. Although they have different effects on the neutral point position of the bolt，both can increase the axial force and the radial support resistance proportionally. At the same time，because radial supporting resistance provided by the bolt is small when adopting the support by shotcrete-bolt，we suggest designing the bolt parameters according to the shear value at the sliding plane，and taking the bolt's shear performance into consideration. Increasing the diameter and prestress appropriately can improve not only the shear performance but also the radial support resistance. The research results can provide reference for the calculation of shear performance of full-length prestressed bolt.

关键词

软岩隧道 / 剪切滑移理论 / 锚喷支护 / 中性点 / 支护抗力

Key words

soft rock tunnel / shear slip theory / shotcrete-bolt support / neutral point / support resistance

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基金资助

国家自然科学基金资助项目(12262018)

中央引导地方科技发展资金项目(22ZY1QA005)