钢筋混凝土桩式地锚构造及计算理论

钢筋混凝土桩式地锚构造及计算理论摘要：对缆索吊装架桥设备中地锚的受力、施工等方面进行了分析。针对吊重较大，索力倾角偏大，在一定的土体地质条件下，提出桩式钢筋混凝土地锚的结构形式及设计计算方法。

关键词：钢筋混凝土；桩式；地锚

中图分类号：U443.24文献标识码：ADesignandCalculationoftheReinforcedConcrete

Piles-supportedGroundAnchorHAOXian-wu1,ZHOUQian2，GUOMei1

（1.CollegeofHighwayEngineering,Xi'anHighwayUniversity,Xi'an710064；

2.HighwayManagementDepartmentofLiaoningProvince,Shenyang110005)Abstract:Thispaperanalyzedtheforceandconstructionofthegroundanchorofsuspensioncablecraneequitmentusedforbuildingbridge.Atypeofstructureandtheorycalculationmethodoftheanchorispresentedontheconditionofheavyloadsharpangleofthecableforceandground.

Keywords:reinforcedconcrete;piles-supported;groundanchor缆索架桥设备由于具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活、适应性广、施工也比较稳妥方便等优点，因而在修建公路拱桥时较多采用这种施工方法。缆索地锚是用于锚固各种主索、缆风、起重索、绞车及卷扬机等重要部件。地锚的可靠性对缆索吊装的安全性具有决定作用。

近年来随着中国经济建设的需要，各种大跨度拱桥的建设，要求起吊的重量相应增大，使缆索地锚承受荷载相应提高。尤其在地理位置受到限制时，索力倾角相应增大，使常规的地锚(立式或卧式)[1]均不能满足其受力和使用的要求。本文通过结构受力、施工等方面分析，提出新型地锚结构形式，即桩式钢筋混凝土地锚，并给出其设计计算理论，供有关设计人员参考。1钢筋混凝土桩式地锚的构造型式

众所周知，地锚承受通过塔架的各种索力，如图1所示。其索力可分解为垂直竖向上拔力和水平拉力。当索力较小时，可采用图1所示立式地锚来承受。这种地锚受力明确，构造简单，主索安装调整方便。但竖向上拔力主要依靠立柱与横挡的摩阻力抵抗，且上横挡反力较大，当土质较差时，可增大横挡尺寸、整体受力分布不均匀，没有充分利用土体与柱的摩阻作用，横挡的自重不参与平衡上拔力。从而增大了工程材料用量，施工开挖量较大，增大了施工费用。图1立式地锚构造及受力图式卧式地锚构造和受力图式如图2所示。该种地锚的索的垂直分力由地垅上覆土体有效土重、地垅自重和地垅与挡板间的摩阻力来平衡，抗拔能力较立式地锚好。当地形受限时，锚索的水平倾角增大。为避免索的垂直分力引起较大的土体固结变位，要求回填土夯实。水平分力由坑壁土体的侧向抗压承载力抵抗。当土质较差时需增大挡板面积，挡板重力不参与抵抗上拔力。当索力较大时，需增大开挖量。施工过程中，工序复杂，调索困难。增大了工程费用。图2卧式地锚构造及受力图式钢筋混凝土桩式地锚，是为分析上述两种地锚的特点而提出的。索的垂直分力主要由自重及挖孔灌注桩与土体间的摩阻力平衡。索的水平分力由桩与横梁上作用的土体侧向抗力平衡。水平分力的作用产生的偏转力矩，由横梁的抗扭力矩和桩侧部分抗力与横梁侧抗力组成的力矩平衡。横梁上设置羊角用于锚固各种索绳，便于索力调整。其构造形式如图3所示。式中：b1为桩基计算宽度；W为横梁底面抵抗惯矩；其它符号意义同前。

联立式(6)和式(7)可求得(8)(9)式中：为基底处侧面土的地基系与横梁底面土地基系数之比。

2.3地基应力验算(10)(11)式中：[σz]为桩侧土体的允许应力[3]；[σ]为横梁底面土体允许应力。

2.4基桩的最大弯矩计算(12)由，可求得最大弯矩所对应的z1值，即(13)则(14)由此，可按《规范》计算基桩的配筋。

2.5横梁内力计算

横梁可按具体结构形式，可简化成土压力作用下的悬臂梁或连续梁进行内力计算，在此不再赘述。3结语

本文仅对钢筋混凝土桩式地锚的构造形式及受力状况作出分析。限于目前尚未见到这种变截面(或考虑横梁)刚性桩基础的计算理论，故系统地推导了设计计算公式及验算、配筋的计算方法。虽然计算公式较为繁难，但对于这种地锚而言横梁抗力是不可忽略的。

通过前述分析，这种新型地锚与立式地锚相比较，吸收其易调索的优点，改善了立式地锚受力不均匀的不足，较大地发挥了地锚的抗拔力及抗水平推力，且开挖量较小，施工简便。而与卧式地锚相比较，该地锚较其调索容易，开挖工程量更小，且无需设置挡板及盖板等构造，受力较卧式地锚合理，尤其地形受限时，不会受埋深而改变索力的倾角。由此可见，本文所提出的地锚结构与常用地锚相比具有下述特点：

(1)受力合理，施工方便；

(2)综合工程造价较低(限于篇幅不能对此进行实例经济比较)，但由上述分析可见，降低工程造价是毫无疑问的；

(3)与前述两种地锚相比，设计计算工作量较大，计算难度也大些。但对计算机普及的今天，不会造成多大的因难。作者单位：郝宪武郭梅(西安公路交通大学公路工程学院，西安710064，第1作者副教授)

周谦(辽宁省公