垫片型二次张拉预应力锚具的制作方法

本实用新型涉及岩土工程领域的一项锚固技术，具体地指一种垫片型二次张拉预应力锚具。

背景技术：

锚固技术是岩土工程领域的一项重要课题，应用范围广，设置形式也多种多样。预应力锚索是岩土工程中的重要加固手段，在安装后，它可以立即向被加固岩土体主动施加压应力，能有效限制可能发生的有害变形和位移，从而提高岩土体的稳定性、确保工程安全。预应力锚索是一种高效经济和实用的工程技术。

对于稳定状况较差的岩质边坡，目前多采用预应力锚索加固，与其它支护措施相比，预应力锚索加固具有以下特点：①开挖后可及时提供锚固力，有利于控制地层变形的发展，避免地层的进一步扰动，提高了施工安全性；②提供的挤压性质的锚固力可有效改善地层的应力状态，从而提高岩土体的力学特性，边坡整体稳定性得到改善；③预应力锚索的位置、间距、施工时间等参数可根据需要及时调整，可以最小的支护抗力获得最佳的稳定性效果，施工快速高效；④预应力锚索可将结构物与岩土体紧密地联系在一起，形成共同工作体系，使锚固体抵抗地震及其它动力荷载的能力显著增强，设计施工安全可靠；⑤相比于挡墙、抗滑桩的结构形式，锚索结构体积较小，可节约材料、提高土地的利用率，经济效益显著；⑥预应力锚索应用的灵活性与施工的快速性使得其对于预防、整治滑坡，加固、抢修出现病害的边坡具有独特的功效，有利于确保工程的安全，保障人民生命财产安全。因此，预应力锚索加固技术在边坡工程中应用十分广泛，已成为边坡防护最为有效和经济的手段之一。

由于岩体的蠕变、钢材的松弛、降雨、温度及地下水的变化等因素的影响，锚索的预应力会产生损失，亟需一种能实现二次补偿张拉功能的预应力锚具。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要提供一种高效合理，操作方便的垫片型二次张拉预应力锚具。

为实现上述目的，本实用新型所设计的垫片型二次张拉预应力锚具，包括垂直安装在混凝土中的锚垫板，所述锚垫板的上方设置有锚杯，所述锚杯上开有供锚索穿过的锥孔，所述锥孔中设置有夹片，其特殊之处在于，所述锚杯与锚垫板之间设置有预制钢垫片，所述预制钢垫片为垫片分块拼接组成的环形结构。

进一步地，所述垫片分块的接口处为凹凸搭接，更加牢靠，防止滑动、脱落。

更进一步地，所述锚杯顶部设置有环形凹槽，便于张拉时固定。

更进一步地，所述垫片分块的数量为四块。

更进一步地，所述预制钢垫片的厚度为5～10mm，根据计算得出的补偿张拉量预先定制。

更进一步地，所述锚杯为台阶状的圆柱体或多边形柱体结构。

二次补偿张拉的原理主要是通过后期张拉使得锚索筋体的应力增加来补偿由于预应力损失而降低的预应力，具体实施时，补偿张拉产生的空隙可通过垫片调节的方式来进行调节，锚索筋体得到永久性的张拉伸长，从而使得锚索损失的预应力得到补偿。

当预应力损失为P时，预应力筋进行补偿张拉的理论伸长量ΔL可采用以下公式进行计算：

ΔL—为计算的预应力锚索补偿张拉量；P—预应力锚索的预应力损失，一般根据监测数据或者进行二次补偿张拉时实测数据获得；L—锚索自由段的有效长度；A_P—钢绞线的截面积；E_Y—钢绞线的弹性模量，一般可取195GPa。

实际补偿张拉过程中，锚索实际伸长量与理论伸长量有一定偏差，因此开发的补偿张拉锚具应具有张拉荷载量测功能。当在预定荷载下，实际伸长量与理论伸长量相差超过5％时，应停止张拉、查明原因。

本实用新型具有以下优点：

(1)相较于已有的螺母式锚具结构不同，采用垫片式对张拉后的锚杯位置进行固定，实现了对锚索预应力损失的精确补偿张拉。

(2)相较与螺母式固定锚杯位置的锚具，垫片式锚具在补偿张拉施工后采用预制垫片垫入的方式来固定锚杯位置，简单快捷，避免了螺母式锚具由于生锈或卡死而导致无法调整锚杯位置的缺点。

(3)钢垫片接口处采用凹凸形式搭接，更加牢靠，防止滑动、脱落。

附图说明

图1为本实用新型一种垫片型二次张拉预应力锚具的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中预制钢垫片的拼接结构示意图；

图4为图3的左视图；

图中：锚杯 1，锚垫板 2，预制钢垫片 3，垫片分块 3-1，锚索 4，夹片 5。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至图3所示的垫片型二次张拉预应力锚具，包括锚垫板2、锚杯1、锚索4、夹片5、预制钢垫片3。锚垫板2垂直安装在混凝土中，锚杯1位于锚垫板2之上。锚杯1为台阶状的圆柱体或多边形柱体，顶部设有环形的凹槽便于张拉时固定，锚索4穿过锚杯1装有夹片5的锥孔。锚杯1底部嵌入锚垫板2，防止水平方向移动对锚索4造成剪切破坏。当锚索4产生预应力损失后可以采用千斤顶顶推锚杯1，从而实现对锚索4的精确补偿张拉，张拉后锚杯1与锚垫板2之间的缝隙采用预设厚度的预制钢片3垫入。预制钢垫片3为四块垫片分块3-1拼接组成的环形结构。垫片分块3-1的接口处为凹凸搭接。

补偿张拉施工的工作过程为：

(1)根据理论公式和现场测试结果，计算锚索的理论伸长量。

(2)通过特制的千斤顶将预应力钢绞线张拉至设计荷载值，然后在锚垫板与锚杯的空隙处垫入预制的钢垫片。

(3)放张。

荷载传递路线为锚杯→预制钢垫片→锚垫板→混凝土构件。

应用实例：在某铁路支挡工程中，使用的锚索为钢绞线。其截面积为98.7mm²，它的极限张拉荷载P_u为184kN，使用状态为0.6P_u(即110.4kN)，锚索的自由段长度为15m，施工完成后一段时间，根据监测，其五根钢绞线的预应力损失程度分别为11％、10％、9％、8％、11％。则其平均预应力损失为10％，由理论公式计算出锚索的理论伸长量为：

补偿张拉施工过程中采用8.6mm厚的预制钢垫片垫入，顺利达到了预期效果，施工结束后持续监测一段时间，效果良好。

边坡岩体锚固工程实践表明，用于边坡加固的预应力锚索在施工和使用过程中会不可避免地会出现一定量的预应力损失，预应力的损失客观存在的，同时也是较难定量计算的。如果把锚索4保持长期稳定的预应力称为有效预应力，则锚索4有效预应力大小是关系到加固工程成败的一项基本因素。目前，对保持有效预应力的常用解决办法是采用一定程度的超张拉或补偿张拉，利用超张拉值或补偿张拉来克服预应力的损失。但超张拉值过大，可能引起锚索4索体的破坏，提高超张拉值还使施工难度增大。为了确定合理的超张拉或补偿张拉值，必须了解锚索预应力的变化规律以及影响锚索预应力的损失的各个因素，从而能更好地指导设计和施工。各国标准均规定，必须对预应力进行长期监测。测试结果一方面用来评价工程的施工质量、为锚索及时准确的补偿张拉提供有效的信息反馈，另一方面，可对锚索运行状态进行健康和安全评估，为进一步完善设计理论提供工程依据。国内外做了大量关于锚索预应力损失的现场监测，实践研究表明，锚索预应力存在时间效应问题，而这种现象在软质岩中更为显著。由于锚索的有效预应力是关系到锚固工程成败的关键，所以锚索的有效预应力变化规律、变化趋势以及对影响预应力损失的因素研究已成为国内外岩土锚固工程界关注的焦点问题之一。锚索预应力损失，从施工到运营主要来源于三个方面，即张拉过程的损失，锚索锁定过程的损失和锁定以后由于时间的变化而引起的预应力损失。

为了避免或减少预应力的损失，可以选择适宜的时间，如锚索部分初期应力损失完成后，进行补偿张拉，且张拉时间不宜拖得太久。一般在20～30d内进行，补偿张拉次数越多，效果越好。