一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法与流程

文档序号:20512261发布日期:2020-04-24 18:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于按以下步骤进行:对岩溶路基的顶板进行受力分析,根据岩溶路基顶板的受力分布情况,得到最大弯矩设计值mmax和最大剪力设计值qmax;构建由均布荷载和集中荷载组成的简化力学模型,求取施加预应力集中荷载值;根据预应力荷载值确定锚固长度、锚杆材料和锚杆直径参数;在溶洞中部钻孔,插入锚杆并注浆锚固,设置混凝土底座和钢板作为承载板;利用预应力张拉设备施加集中荷载,锁定后监测应力变化并观察周边基岩和土体的状况,判定岩溶顶板的承载能力。

2.根据权利要求1所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于具体步骤如下:

步骤1、对岩溶路基顶板的受力进行分析,根据岩溶路基顶板的受力分布情况,得到最大弯矩设计值mmax和最大剪力设计值qmax;

步骤2、构建由均布荷载和集中荷载组成的简化力学模型,求取施加的预应力集中荷载设计值;

简化力学模型采用简支梁结构,均布荷载q由岩溶路基顶板和覆盖层简化构成,预应力集中荷载设计值pd作用于简支梁结构中间,预应力集中荷载设计值pd通过以下公式求取,关系式为:

q=∑hi·γi

p1=2qmax-q·l

pd=k·max(p1,p2)

式中:q—由顶板和覆盖层产生的单位长度均布荷载(kn/m)

γi—顶板和覆盖层的容重(kn/m3)

hi—顶板和覆盖层的厚度(m)

l—溶洞的跨度(m),由物探勘察确定

mmax—最大弯矩设计值,由受力分析取得(kn·m)

qmax—最大剪力设计值,由受力分析取得(kn)

p1—最大弯矩设计值对应集中荷载值(kn)

p2—最大剪力设计值对应集中荷载值(kn)

k—安全系数,取1.2~2.0

pd—施加预应力集中荷载设计值(kn)

步骤3、根据预应力集中荷载设计值pd选取锚杆体材料并确定相关锚固参数;

锚杆体截面积由下式求取:

式中:a—锚杆体截面积(mm2)

fptk—锚杆体材料抗拉强度标准值,由相关标准或规范查得(mpa)

k1—安全系数,取1.2~1.8

pd—施加预应力集中荷载设计值(kn)

锚固段长度lm由基岩与注浆体间黏结长度lr和注浆体与锚杆体之间的黏结长度lg确定;

基岩与注浆体间黏结长度lr(m)由下式求取:

式中:d—钻孔直径

frb—基岩与注浆体间的黏结强度设计值,由相关标准、规范查得或由试验确定(kpa)

k2—安全系数,取1.8~2.0

pd—施加预应力集中荷载设计值(kn)

注浆体与锚杆体之间的黏结长度lg(m)由下式求取:

式中:dg—锚杆体直径,由锚杆体截面积a计算求取(mm)

fb—注浆体与锚杆体间的黏结强度设计值,由相关标准、规范查得或由试验确定(kpa)

n—锚杆体根数(根)

k2—安全系数,可取1.8~2.0

pd—施加预应力集中荷载设计值(kn)

锚固段长度lm取基岩与注浆体间黏结长度lr和注浆体与锚杆体之间的黏结长度lg的较大值;

步骤4,在溶洞中心区域开挖检测基坑,开挖至基岩顶板的顶面,在溶洞中心位置钻孔,钻孔需要穿过溶洞伸入底部基岩内,长度不小于步骤3确定的(lm+1)m;

步骤5,在钻孔中插入锚杆体,直至钻孔底部,直径dg和根数根据步骤3确定,插入时应每隔1~2m设置隔离架;

步骤6,灌注水泥浆将锚杆体锚固;

步骤7,在基岩顶板面设置钢筋混凝土承载板,设置横向和纵向钢筋,钢筋混凝土承载板顶部设置15cm×15cm的钢板作为承压钢垫板,钢筋混凝土承载板和钢垫板均应留有φ50~100mm孔洞,便于锚杆体钢筋穿过;

步骤8,待锚固水泥浆和承载板混凝土达到设计强度后,利用预应力张拉设备施加预应力pd,张拉分5级进行,每级荷载分别为0.2pd,0.4pd,0.6pd,0.8pd和pd,每级张拉后应稳定10min以上再进行下一级张拉,期间注意观察周围地面和应力变化情况;

步骤9,最后一级张拉稳定10min后,锁定锚杆体,观察周围土体变化和锚杆体应力变化情况48h以上,如周边土体及基岩顶板未出现塌陷、隆起或开裂变形病害,预应力损失微小,则判定基岩顶板承载力满足路基设计荷载要求,不进行处理,否则说明基岩顶板承载力不足,应进行相应的处理;

步骤10,试验检测完成,撤除预应力张拉设备,采用c40混凝土回填钻孔,将基坑回填夯实。

3.根据权利要求2所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于:所述锚杆体材料采用钢绞线或预应力螺纹钢筋。

4.根据权利要求2所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于:步骤4中所述基岩顶板的顶面面积为1~3m2,孔径d为60mm~150mm。

5.根据权利要求2所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于:步骤6中水泥浆采用m30水泥砂浆、m40水泥砂浆或水泥净浆。

6.根据权利要求2所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于:步骤7中钢筋混凝土承载板采用c20~c40混凝土,长度、宽度取20~50cm,厚度10~20cm。

7.根据权利要求2所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于:步骤7中设置横向和纵向钢筋的直径φ10~16mm,间距50~150mm。

8.根据权利要求2所述的预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法,其特征在于:步骤7中承压钢垫板厚度为10~20mm。


技术总结
本发明涉及一种采用预加应力检测岩溶区路基顶板承载能力的方法,按以下步骤进行:对岩溶路基的顶板进行受力分析,根据岩溶路基顶板的受力分布情况,得到最大弯矩设计值Mmax和最大剪力设计值Qmax;构建由均布荷载和集中荷载组成的简化力学模型,求取施加预应力集中荷载值;根据预应力荷载值确定锚固长度、锚杆材料和锚杆直径参数;在溶洞中部钻孔,插入锚杆并注浆锚固,设置混凝土底座和钢板作为承载板;利用预应力张拉设备施加集中荷载,锁定后监测应力变化并观察周边基岩和土体的状况,判定岩溶顶板的承载能力。本方法可以直观、有效地判定岩溶路基顶板是否满足路基设计荷载要求,是否需要进行相应的加固处理。

技术研发人员:刘新权;董健;陈雷;任亚;张明;程钰诗;罗华松;宗金东;章煦
受保护的技术使用者:湖北省交通规划设计院股份有限公司
技术研发日:2020.01.13
技术公布日:2020.04.24
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