阅读说明：本技术 一种压力型减震消能预应力锚杆结构及构造方法 (Pressure type shock-absorbing energy-dissipating pre-stressed anchor rod structure and construction method ) 是由 姚裕春 叶世斌 袁碧玉 刘洋 于 2019-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压力型减震消能预应力锚杆结构及构造方法,该锚杆结构包括锚杆本体,所述锚杆本体包括锚固段和自由段,所述锚固段用于连接于锚杆孔的注浆体中,所述自由段四周具有空隙,所述自由段张拉并连接消能装置,所述消能装置能够带动所述自由段沿所述自由段长度方向往复运动,所述消能装置用于锚固于待加固结构体上。具有操作简单、锚杆结构预应力与所述支撑部件施工不影响,经济、环保和利于推广等特点。(The invention discloses a pressure type shock-absorbing energy-dissipating prestressed anchor rod structure and a construction method thereof. The anchor rod structure prestress support device has the characteristics of simplicity in operation, no influence on anchor rod structure prestress and support component construction, economy, environmental protection, contribution to popularization and the like.)

一种压力型减震消能预应力锚杆结构及构造方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别是涉及一种压力型减震消能预应力锚杆结构及构造方法。

背景技术

高烈度地震区在我国大量分布，高烈度地震区开挖边坡加固工程投资高，并且加固工程在地震作用下易发生破坏。锚杆在边坡加固工程中应用十分广泛，预应力锚杆受力机理更加适用于工程边坡加固。在高烈度地震区如何实现预应力锚杆的减震消能效应，从而避免发生地震时锚杆瞬间受力过大失稳问题，并且能经受得住地震的反复作用，并具有良好经济性。

因此，提出一种消能效果好、施工方便、能经受地震反复作用、经济良好的预应力锚杆结构及构造方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种压力型减震消能预应力锚杆结构及构造方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种压力型减震消能预应力锚杆结构，包括锚杆本体，所述锚杆本体包括锚固段和自由段，所述锚固段用于连接于锚杆孔的注浆体中，所述自由段四周具有空隙，所述自由段张拉并连接消能装置，所述消能装置能够带动所述自由段沿所述自由段长度方向往复运动，所述消能装置用于锚固于待加固结构体上。

所述待加固结构体包括边坡、隧道壁或者边墙。

采用本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，通过在所述锚杆本体的所述自由段外侧与所述待加固结构体之间设置所述消能装置，所述自由段与所述消能装置形成预应力张拉固定连接，地震发生时，所述消能装置收缩变形消能，震后所述消能装置变形恢复，具有反复抗震消能效果，所述锚杆本体施工预应力后不直接与所述待加固结构体连接，通过所述消能装置与所述待加固结构体固定连接，故后续施工不影响预应力的所述锚杆本体，并且把所述锚杆本体的力传递给所述待加固结构体；所述锚杆本体的所述锚固段提供锚固力、所述自由段提供预应力，所述空隙隔离所述自由段与所述注浆体，从而使所述自由段张拉时可产生预应力；所述消能装置地震发生时发挥消能作用，并作为所述锚杆本体的预应力锁定结构；该锚杆结构简单，使用方便，效果良好。

优选地，所述自由段套设于封闭套管内，所述封闭套管设于所述锚杆孔中。

进一步优选地，所述封闭套管为钢套管或者塑料套管。

进一步优选地，所述消能装置设置于开挖孔中。

进一步优选地，所述消能装置外壁与所述开挖孔内壁之间填充有砂浆封闭体。

进一步优选地，所述消能装置连接于支撑部件，所述支撑部件连接于所述待加固结构体。

进一步优选地，所述支撑部件为框架栅格结构。

进一步优选地，所述支撑部件为钢筋混凝土结构。

优选地，所述消能装置包括弹性部件和保护套管，所述保护套管的轴向与所述自由段长度方向平行设置，所述弹性部件设于所述保护套管内，并能够沿所述保护套管的轴向弹性伸缩，所述保护套管用于连接于所述待加固结构体上，所述弹性部件伸缩方向的一端连接于所述自由段、另一端用于连接于所述待加固结构体上。

进一步优选地，所述弹性部件为弹簧。

进一步优选地，所述消能装置还包括内侧挡板和外侧挡板，所述内侧挡板和所述外侧挡板分别连接于所述弹性部件伸缩方向的两端，所述内侧挡板位于所述锚杆孔一侧，所述外侧挡板位于所述待加固结构体一侧，所述内侧挡板位于所述保护套管的端部，所述外侧挡板滑动设于所述保护套管中，所述自由段穿过所述内侧挡板和所述外侧挡板并连接于所述外侧挡板上，所述内侧挡板通过连接部件锚固于所述待加固结构体上。

采用这种结构设置，所述消能装置的所述弹性部件设置在所述保护套管中，可自由移动产生变形和变形恢复，从而起减震消能作用，所述内侧挡板和所述外侧挡板用以固定所述自由段和所述连接部件，所述连接部件用于连接所述支撑部件，从而把所述锚杆本体的力传递给所述支撑部件。

进一步优选地，所述消能装置还包括内侧挡板和外侧挡板，所述内侧挡板和所述外侧挡板分别连接于所述弹性部件伸缩方向的两端，所述内侧挡板位于所述锚杆孔一侧，所述外侧挡板位于所述待加固结构体一侧，所述外侧挡板通过连接部件锚固于所述待加固结构体上，所述内侧挡板滑动设于所述保护套管中，所述自由段连接于所述内侧挡板上，所述保护套管的长度满足所述弹性部件最大弹性伸长。

进一步优选地，所述内侧挡板为钢板。

进一步优选地，所述外侧挡板为钢板。

进一步优选地，所述连接部件为锚固钢筋。

进一步优选地，所述保护套管为钢套筒。

本发明还提供了一种如以上所述压力型减震消能预应力锚杆结构的构造方法，包括以下步骤：

A、在所述待加固结构体上成型所述锚杆孔；

B、在所述自由段外套设封闭套管，将所述锚杆本体和所述封闭套管设于所述锚杆孔中；

C、对所述锚杆孔进行注浆，在所述锚固段形成注浆体，将所述锚杆孔锚固；

D、以所述锚杆孔为基础，在所述待加固结构体上成型开挖孔；

E、所述自由段的端部穿过所述内侧挡板和所述外侧挡板，张拉所述锚杆本体，对所述自由段施加预应力，并将所述自由段连接于所述外侧挡板上；

F、在所述保护套管外壁与所述开挖孔内壁之间的孔洞中施工砂浆封闭体；

G、施工支撑部件，所述支撑部件连接于所述连接部件和所述待加固结构体。

采用本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构的构造方法，通过在所述锚杆本体的所述自由段外侧与所述支撑部件之间设置所述消能装置，所述自由段与所述消能装置形成预应力张拉固定连接，地震发生时，所述消能装置的所述弹性部件收缩变形消能，震后所述弹性部件变形恢复，具有反复抗震消能效果，所述锚杆本体施工预应力后不直接与所述支撑部件连接，通过所述消能装置的所述连接部件与所述支撑部件固定连接，故所述支撑部件施工不影响预应力的所述锚杆本体；所述锚杆本体的所述锚固段提供锚固力、所述自由段提供预应力，所述封闭套管隔离所述自由段与所述注浆体，从而使所述自由段张拉时可产生预应力；所述消能装置地震发生时发挥消能作用，并作为所述锚杆本体的预应力锁定结构，所述消能装置的所述弹性部件设置在所述保护套管中，可自由移动产生变形和变形恢复，从而起减震消能作用，所述内侧挡板和所述外侧挡板用以固定所述自由段和所述连接部件，所述连接部件用于连接所述支撑部件，从而把所述锚杆本体的力传递给所述支撑部件；该方法具有操作简单、锚杆结构预应力与所述支撑部件施工不影响，经济、环保和利于推广等特点。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，通过在所述锚杆本体的所述自由段外侧与所述待加固结构体之间设置所述消能装置，所述自由段与所述消能装置形成预应力张拉固定连接，地震发生时，所述消能装置收缩变形消能，震后所述消能装置变形恢复，具有反复抗震消能效果，所述锚杆本体施工预应力后不直接与所述待加固结构体连接，通过所述消能装置与所述待加固结构体固定连接，故后续施工不影响预应力的所述锚杆本体，并且把所述锚杆本体的力传递给所述待加固结构体；所述锚杆本体的所述锚固段提供锚固力、所述自由段提供预应力，所述空隙隔离所述自由段与所述注浆体，从而使所述自由段张拉时可产生预应力；所述消能装置地震发生时发挥消能作用，并作为所述锚杆本体的预应力锁定结构；该锚杆结构简单，使用方便，效果良好；

2、本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，所述消能装置的所述弹性部件设置在所述保护套管中，可自由移动产生变形和变形恢复，从而起减震消能作用，所述内侧挡板和所述外侧挡板用以固定所述自由段和所述连接部件，所述连接部件用于连接所述支撑部件，从而把所述锚杆本体的力传递给所述支撑部件；

3、本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构的构造方法，通过在所述锚杆本体的所述自由段外侧与所述支撑部件之间设置所述消能装置，所述自由段与所述消能装置形成预应力张拉固定连接，地震发生时，所述消能装置的所述弹性部件收缩变形消能，震后所述弹性部件变形恢复，具有反复抗震消能效果，所述锚杆本体施工预应力后不直接与所述支撑部件连接，通过所述消能装置的所述连接部件与所述支撑部件固定连接，故所述支撑部件施工不影响预应力的所述锚杆本体；所述锚杆本体的所述锚固段提供锚固力、所述自由段提供预应力，所述封闭套管隔离所述自由段与所述注浆体，从而使所述自由段张拉时可产生预应力；所述消能装置地震发生时发挥消能作用，并作为所述锚杆本体的预应力锁定结构，所述消能装置的所述弹性部件设置在所述保护套管中，可自由移动产生变形和变形恢复，从而起减震消能作用，所述内侧挡板和所述外侧挡板用以固定所述自由段和所述连接部件，所述连接部件用于连接所述支撑部件，从而把所述锚杆本体的力传递给所述支撑部件；该方法具有操作简单、锚杆结构预应力与所述支撑部件施工不影响，经济、环保和利于推广等特点。

附图说明

图1是本发明所述的压力型减震消能预应力锚杆结构的结构示意图；

图2是图1的局部放大示意图；

图3是图2的C-C剖视示意图。

图标：1-锚杆本体，11-锚固段，12-自由段，2-封闭套管，3-注浆体，4-消能装置，41-弹性部件，42-内侧挡板，43-外侧挡板，44-连接部件，45-保护套管，5-砂浆封闭体，6-支撑部件，A-锚杆孔，B-开挖孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，包括锚杆本体1，所述锚杆本体1包括锚固段11和自由段12。

所述锚固段11用于连接于锚杆孔A的注浆体3中，所述自由段12四周具有空隙，所述自由段12套设于封闭套管2内形成所述空隙，所述封闭套管2设于所述锚杆孔A中；具体地，所述锚杆孔A为钻孔，所述封闭套管2为钢套管或者塑料套管。

所述自由段12张拉并连接消能装置4，所述消能装置4能够带动所述自由段12沿所述自由段12长度方向往复运动，所述消能装置4设置于开挖孔B中，所述开挖孔B以所述锚杆孔A开口为基础开挖成型；所述待加固结构体包括边坡、隧道壁或者边墙。

所述消能装置4包括弹性部件41、内侧挡板42、外侧挡板43、连接部件44和保护套管45，所述保护套管45的轴向与所述自由段12长度方向平行设置，所述弹性部件41设于所述保护套管45内，并能够沿所述保护套管45的轴向弹性伸缩，所述保护套管45外壁与所述开挖孔B内壁之间填充有砂浆封闭体5，所述内侧挡板42和所述外侧挡板43分别连接于所述弹性部件41伸缩方向的两端，所述内侧挡板42位于所述锚杆孔A一侧，所述外侧挡板43位于所述待加固结构体一侧，所述内侧挡板42位于所述保护套管45的端部，所述外侧挡板43滑动设于所述保护套管45中，所述自由段12穿过所述内侧挡板42和所述外侧挡板43中心孔并连接于所述外侧挡板43上，所述内侧挡板42通过连接部件44锚固于支撑部件6上，所述支撑部件6连接于所述待加固结构体。

具体地，所述弹性部件41为弹簧，所述弹簧套设于所述自由段12外，所述内侧挡板42和所述外侧挡板43均为钢板，所述连接部件44为锚固钢筋，所述弹簧套设于所述锚固钢筋外，如图1-3所示，包括两根所述锚固钢筋，所述保护套管45为钢套筒，所述支撑部件6为钢筋混凝土的框架栅格结构，所述保护套管45连接于所述支撑部件6上。

运用本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，通过在所述锚杆本体1的所述自由段12外侧与所述支撑部件6之间设置所述消能装置4，所述自由段12与所述消能装置4形成预应力张拉固定连接，地震发生时，所述消能装置4的所述弹性部件41收缩变形消能，震后所述弹性部件41变形恢复，具有反复抗震消能效果，所述锚杆本体1施工预应力后不直接与所述支撑部件6连接，通过所述消能装置4的所述连接部件44与所述支撑部件6固定连接，故所述支撑部件6施工不影响预应力的所述锚杆本体1；所述锚杆本体1的所述锚固段11提供锚固力、所述自由段12提供预应力，所述封闭套管2隔离所述自由段12与所述注浆体3，从而使所述自由段12张拉时可产生预应力；所述消能装置4地震发生时发挥消能作用，并作为所述锚杆本体1的预应力锁定结构，所述消能装置4的所述弹性部件41设置在所述保护套管45中，可自由移动产生变形和变形恢复，从而起减震消能作用，所述内侧挡板42和所述外侧挡板43用以固定所述自由段12和所述连接部件44，所述连接部件44用于连接所述支撑部件6，从而把所述锚杆本体1的力传递给所述支撑部件6；该锚杆结构简单，使用方便，效果良好。

实施例2

本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，所述内侧挡板42和所述外侧挡板43分别连接于所述弹性部件41伸缩方向的两端，所述内侧挡板42位于所述锚杆孔A一侧，所述外侧挡板43位于所述待加固结构体一侧，所述外侧挡板43通过连接部件44锚固于所述待加固结构体上，所述内侧挡板42滑动设于所述保护套管45中，所述自由段12连接于所述内侧挡板42上，所述保护套管45的长度满足所述弹性部件41最大弹性伸长。

实施例3

如图1-3所示，本发明所述一种压力型减震消能预应力锚杆结构的构造方法，应用如实施例1所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构，该方法包括以下步骤：

A、在所述待加固结构体上成型所述锚杆孔A；

B、在所述自由段12外套设所述封闭套管2，将所述锚杆本体1和所述封闭套管2设于所述锚杆孔A中；

C、对所述锚杆孔A进行高压注浆，在所述锚固段11形成所述注浆体3，将所述锚杆孔A锚固；

D、以所述锚杆孔A为基础，在所述待加固结构体上成型开挖孔B；

E、所述自由段12的端部穿过所述内侧挡板42和所述外侧挡板43，张拉所述锚杆本体1，对所述自由段12施加预应力，并将所述自由段12焊接于所述外侧挡板43上；

F、在所述保护套管45外壁与所述开挖孔B内壁之间的孔洞中施工所述砂浆封闭体5；

G、施工所述支撑部件6，所述支撑部件6连接于所述连接部件44和所述待加固结构体。

运用本发明所述的一种压力型减震消能预应力锚杆结构的构造方法，通过在所述锚杆本体1的所述自由段12外侧与所述支撑部件6之间设置所述消能装置4，所述自由段12与所述消能装置4形成预应力张拉固定连接，地震发生时，所述消能装置4的所述弹性部件41收缩变形消能，震后所述弹性部件41变形恢复，具有反复抗震消能效果，所述锚杆本体1施工预应力后不直接与所述支撑部件6连接，通过所述消能装置4的所述连接部件44与所述支撑部件6固定连接，故所述支撑部件6施工不影响预应力的所述锚杆本体1；所述锚杆本体1的所述锚固段11提供锚固力、所述自由段12提供预应力，所述封闭套管2隔离所述自由段12与所述注浆体3，从而使所述自由段12张拉时可产生预应力；所述消能装置4地震发生时发挥消能作用，并作为所述锚杆本体1的预应力锁定结构，所述消能装置4的所述弹性部件41设置在所述保护套管45中，可自由移动产生变形和变形恢复，从而起减震消能作用，所述内侧挡板42和所述外侧挡板43用以固定所述自由段12和所述连接部件44，所述连接部件44用于连接所述支撑部件6，从而把所述锚杆本体1的力传递给所述支撑部件6；该方法具有操作简单、锚杆结构预应力与所述支撑部件6施工不影响，经济、环保和利于推广等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。