專利名稱：地錨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地錨裝置。
在由英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)出版的“地錨應(yīng)用規(guī)范”(BS8081)中可以找到關(guān)于地錨使用和結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。該規(guī)范也包含建議的術(shù)語(yǔ)。
一個(gè)典型地錨包括地上一個(gè)灌滿砂漿(洞孔砂漿)的洞。洞中接納1根一般用鋼制成的筋束，筋束上遠(yuǎn)離洞的開口端頭被粘結(jié)在一個(gè)灌滿樹脂或水泥砂漿的波紋管封套內(nèi)，以便保護(hù)筋束不受腐蝕。封套在洞孔砂漿內(nèi)粘結(jié)，而筋束還有一段涂上油脂并被用套包裹，因而實(shí)質(zhì)上和洞孔砂漿不粘附的自由長(zhǎng)度。包裹用的套進(jìn)入封套，從而使筋束在封套內(nèi)的粘結(jié)長(zhǎng)度略小于封套長(zhǎng)度。筋束的自由端被容置在1個(gè)錨頭內(nèi)，該錨頭頂靠在一塊支承在地面上的錨板受力，而筋束上的載荷則不與錨板接觸而鎖定該錨板(locked off agairt the plat)。
上述說(shuō)明涉及一種包含1根單一筋束的地錨。
如所周知，還有一種地錨，其包含數(shù)根粘結(jié)在一個(gè)單獨(dú)長(zhǎng)封套內(nèi)的筋束。筋束的端頭可以在封套內(nèi)錯(cuò)開布置，以便使載荷沿封套分布。
GB 2223518介紹一種單洞復(fù)式錨具，其包含多個(gè)單位錨具，每個(gè)錨具均有1根筋索，該筋索被粘結(jié)在相應(yīng)封套內(nèi)，而封套則處于沿洞長(zhǎng)的錯(cuò)開間隔位置上。
此種設(shè)計(jì)能使每個(gè)相應(yīng)單位錨具按照地面的最大局部承載能力加載。復(fù)式錨具的總承載能力為單位錨具承載能力之和。非常重要的一點(diǎn)是每個(gè)單位錨具的自由長(zhǎng)度基本上不和洞孔砂漿粘附。否則，每個(gè)單位錨具就有可能以失控的方式將載荷通過(guò)洞孔砂漿施加在地面上的其他在洞內(nèi)位置較高的單位錨具封套的區(qū)域內(nèi)。如果洞孔砂漿產(chǎn)生這種失控的或不能預(yù)料的加載，就不可能對(duì)全部單位錨具按其最大能力加載而不冒砂漿和地面粘結(jié)失效的危險(xiǎn)。
在全部先有技術(shù)中，都用一個(gè)封套，這是因?yàn)榻钍擞娩撝瞥?，而材料的選擇取決于它的強(qiáng)度和供應(yīng)。封袋的作用是將作用在筋束上的載荷傳遞到周圍的砂漿上，但同時(shí)保護(hù)筋束的粘結(jié)長(zhǎng)度不受潮濕侵害，從而導(dǎo)致過(guò)度的腐蝕和鋼制筋束失效。
實(shí)踐中，受腐蝕保護(hù)的筋束在現(xiàn)場(chǎng)外按高標(biāo)準(zhǔn)制造，并在工廠內(nèi)將粘結(jié)長(zhǎng)度用砂漿固定入封套內(nèi)。
本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到如果采用由合成聚合材料制造的筋束，那末單洞復(fù)式錨具將會(huì)很靈活和簡(jiǎn)單。在此情況下，由于筋束不受因腐蝕而造成的損害，可以不需要封套來(lái)保護(hù)其粘結(jié)長(zhǎng)度。
因此，本發(fā)明提出一種地錨裝置，其包含一個(gè)地面上灌滿洞孔砂漿的洞和多個(gè)位于洞內(nèi)且由此向外伸出的單位錨具，每個(gè)單位錨具均包含一根筋束，該筋束有(a)一個(gè)在洞孔砂漿內(nèi)粘結(jié)的粘結(jié)長(zhǎng)度和(b)一個(gè)自由長(zhǎng)度，在該自由長(zhǎng)度上基本不和洞孔砂漿產(chǎn)生粘附，同時(shí)，相應(yīng)單位錨具的粘結(jié)長(zhǎng)度沿著孔長(zhǎng)按錯(cuò)開間隔的關(guān)系固定在洞孔砂漿內(nèi)，其中至少有一根筋束含有合成聚合材料。
本發(fā)明還提出一種制造地錨裝置的方法，其包括在地面上挖出一個(gè)洞；在洞中放入多個(gè)單位錨具，每個(gè)錨具包括1根筋束，該筋束具有(a)一個(gè)粘結(jié)長(zhǎng)度和(b)一個(gè)自由長(zhǎng)度；使相應(yīng)單位錨具的粘結(jié)長(zhǎng)度沿著洞長(zhǎng)按錯(cuò)開間隔的關(guān)系布置；將砂漿灌入洞內(nèi)從而使粘結(jié)長(zhǎng)度和砂漿粘結(jié)，但自由長(zhǎng)度則基本上不和洞內(nèi)形成的砂漿粘合；將1個(gè)錨頭裝到筋束上；分別對(duì)每根筋束施加應(yīng)力；將各個(gè)經(jīng)受應(yīng)力的筋束相對(duì)錨頭鎖住，其中至少有1根筋束含有合成聚合材料。
所有筋束最好均含有合成聚合材料。
奇怪的是合成聚合材料筋束可以按此方式成功地用于錨具中。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員知道合成聚合材料能像鋼那樣很好和砂漿粘合。這就提出一個(gè)問(wèn)題，即每個(gè)相應(yīng)單位錨具的粘結(jié)長(zhǎng)度要長(zhǎng)到能在單個(gè)洞孔的內(nèi)容納多個(gè)這樣的單位錨具是不切實(shí)際的。但是發(fā)現(xiàn)合成聚合材料筋束的粘長(zhǎng)度上如果施以適當(dāng)?shù)谋砻孀冃?，便可獲得可以接受的粘結(jié)長(zhǎng)度而實(shí)質(zhì)上不致降低筋束的抗拔能力。
因此，為了增加筋束在砂漿內(nèi)的粘結(jié)性，最好使砂漿內(nèi)的筋束外表面經(jīng)過(guò)變形成為異形。沿筋束粘結(jié)長(zhǎng)度的表面亦可使其粗糙化。
此外，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員均知適于制造筋束的聚合材料抗拉性很強(qiáng)，但和鋼相比，其抗壓性和抗剪性較差。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員知道一般用于鋼錨具的夾緊裝置不能用于聚合材料的筋束，因?yàn)榇嬖诮钍粖A緊裝置破壞的傾向。但是，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只要夾緊裝置以筋束受到壓縮的方式對(duì)筋束施力，則沿筋束長(zhǎng)度增加的壓縮沿其長(zhǎng)度沒(méi)有一個(gè)點(diǎn)使該筋束受到超過(guò)筋束抗剪強(qiáng)度的剪力。例如，夾緊力可以分布在一個(gè)足夠的長(zhǎng)度上，而且在筋束的較大長(zhǎng)度上按小量的級(jí)差或較低的速率增加，這樣就能將足夠的夾緊力作用在筋束上而不致使其損壞，并能使筋束達(dá)到超過(guò)50KN的承載能力。
特別是按照本發(fā)明的地錨裝置可以包含一種夾緊具，其形狀設(shè)計(jì)成能將壓縮力按橫切筋束縱向的方向作用在筋束上，使壓縮力沿著筋束夾緊部的長(zhǎng)度增加，從而使筋束上沒(méi)有一個(gè)點(diǎn)受到超過(guò)聚合材料壓縮剪切強(qiáng)度的剪切壓縮力作用。夾緊具可能至少包含兩個(gè)將筋束夾在它們中間的夾緊部件，該夾緊部件由多個(gè)位于沿著筋束夾緊長(zhǎng)度的不同部位上的加力器一起加力。
加力器至少要有4個(gè)，如有6個(gè)更好。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)8個(gè)加力器合適。比較適合的加力器包括螺母和螺栓裝置，例如在筋束兩側(cè)布置成對(duì)的螺母和螺栓。
根據(jù)地面強(qiáng)度、土壤等級(jí)和在相應(yīng)深度上砂漿和土壤/地面粘結(jié)的能力選擇每個(gè)單位錨具在洞內(nèi)的粘結(jié)長(zhǎng)度。
筋束可以包含例如適當(dāng)級(jí)別的尼龍這樣的各種長(zhǎng)度的聚合纖維。最好的是筋束包含含有合成聚合材料的復(fù)合材料。例如它們可以包含埋在合成樹脂內(nèi)的尼龍或凱夫拉爾線?；蛘咚鼈兛梢园Ａг鰪?qiáng)塑料或碳化纖維增強(qiáng)塑料。
筋束可具有任何適當(dāng)?shù)男螤罨蛉魏芜m當(dāng)?shù)某叽?。筋束的橫截面以接近圓形為宜，其直徑范圍最好為10～50mm。或者采用類如矩形或橢圓形的扁平橫截面。此種扁平橫截面的厚度(短軸)在3-15mm范圍內(nèi)，寬度(長(zhǎng)軸)在20～100mm范圍內(nèi)。筋束的彈性模量最好在50～200KN/m2范圍內(nèi)。常用筋束材料的彈性模量在50～100KN/m2范圍內(nèi)。
筋束的強(qiáng)度應(yīng)盡可能地高。其承載能力最好至少為50KN。典型的玻璃增強(qiáng)塑料筋束的承載能力在50～500KN范圍內(nèi)。碳素纖維筋束的承載能力可在2000～3000KN范圍內(nèi)。
本發(fā)明使用的筋束一般可以包含多根按筋束長(zhǎng)度排列的纖維，此種纖維固定在一種樹脂介質(zhì)內(nèi)。此種筋束宜用一種本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的擠壓(pultrusion)方法生產(chǎn)。筋束可為實(shí)心或空心?？招慕钍捎幸恢行目臻g，其尺寸范圍為筋束相應(yīng)外部尺寸的10～30％。例如1根22mm直徑的筋束可以有一直徑為5mm的中心孔。
在洞孔砂漿內(nèi)，唯一起固定作用的最好是粘結(jié)長(zhǎng)度和洞孔砂漿之間的粘結(jié)，而且在洞孔砂漿內(nèi)不得存在任何橫向的機(jī)械止動(dòng)件。
本發(fā)明的特殊優(yōu)點(diǎn)是筋束的前準(zhǔn)備工作量小于由砂漿封套容納的鋼筋束。合成聚合筋束可以以不同長(zhǎng)度的直長(zhǎng)材料或卷在滾筒上的形式供應(yīng)，或以同樣的方式儲(chǔ)存，并且在其自由長(zhǎng)度經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后塞入洞內(nèi)。但是，在儲(chǔ)存合成聚合筋束或?qū)⑵渲萌攵磧?nèi)時(shí)，最好不要過(guò)分扭轉(zhuǎn)或彎曲，因?yàn)榕まD(zhuǎn)能使筋束由于剪切而損壞。
根據(jù)本發(fā)明，在洞孔砂漿和筋束之間的自由長(zhǎng)度上基本無(wú)粘附。在筋束和洞孔砂漿之間最好基本上亦無(wú)摩擦。
對(duì)自由長(zhǎng)度最好進(jìn)行適當(dāng)處理，以便保證在自由長(zhǎng)度和洞孔砂漿之間基本上無(wú)粘結(jié)或粘附，亦無(wú)摩擦。例如可以潤(rùn)滑。又如可以涂本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員知道的種類的油脂。也可以用塑料包裹以防止和洞孔砂漿粘附的方法予以補(bǔ)充或取代。
筋束上靠近和平行于鄰近筋束粘結(jié)長(zhǎng)度的部分可用抗壓縮管圍繞，例如用在橫切長(zhǎng)度方向上堅(jiān)固的剛性材料制成的管子。
由于筋束粘結(jié)而施加在砂漿上的力作用在使周圍砂漿破裂的方向上。如果粘結(jié)長(zhǎng)度位于鄰近筋束的一個(gè)或多個(gè)自由長(zhǎng)度附近，則便成問(wèn)題。筋束應(yīng)涂由以便運(yùn)動(dòng)，并且不和洞孔砂漿粘結(jié)。它們因而便成為抵抗破裂力的薄弱區(qū)域。如果像在一般情況下那樣，筋束分別用一層或多層合成聚合材料包裹，以便至少覆蓋筋束上那些靠近另一筋束相應(yīng)粘結(jié)長(zhǎng)度的部分，那末此弱點(diǎn)更將嚴(yán)重化。合適的抗壓縮管包括抗壓縮聚合材料等等。
在GB2260999中，對(duì)單洞復(fù)式錨具亦有同樣的設(shè)計(jì)，其中多個(gè)固定在封套內(nèi)的金屬筋束分布在沿著孔長(zhǎng)的錯(cuò)開間隔位置上。
地錨裝置包括1個(gè)位于洞開口端上的錨頭。每根筋束可以由錨頭上一個(gè)單獨(dú)的孔接納，或者由一個(gè)公共孔接納，并用上述夾緊具夾緊。夾緊具的作用是將載荷從筋束傳遞給錨頭。筋束受到應(yīng)力的作用，而且最好互相分開相對(duì)錨頭鎖定。
在本發(fā)明的方法中，每根單獨(dú)的筋束可以配備一個(gè)用于拉伸的相應(yīng)加力工具使筋束處于加載狀態(tài)。每個(gè)相應(yīng)加力工具的伸長(zhǎng)量都和另外的加力工具不同，它取決于筋束在洞內(nèi)的相應(yīng)彈性長(zhǎng)度。筋束可同時(shí)加至相同的載荷，或者加至不同的予定載荷。
本發(fā)明將參考附圖舉例予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖中

圖1示本發(fā)明提出的地錨裝置的斷面；圖2為沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的斷面；圖3和4為夾緊具的簡(jiǎn)圖。
圖1中，地錨裝置包括一個(gè)在地面上挖出的相當(dāng)垂直或有某個(gè)要求角度的洞(1)。洞中有3個(gè)單獨(dú)的地錨(2),(3)和(4)。每個(gè)地錨分別包含一根筋束(12),(13),(14)。每根筋束由1根玻璃增強(qiáng)塑料長(zhǎng)棒構(gòu)成，棒的橫截面以直徑為22mm的圓形為宜。
圖1中，可見到每根筋束的粘結(jié)長(zhǎng)度(12),(13)和(14)。每根筋束的自由長(zhǎng)度(15),(16)和(17)均經(jīng)潤(rùn)滑并用塑料套包裹。粘結(jié)長(zhǎng)度在洞中和在不同深度上同砂漿(7)粘結(jié)一起。由于包裹套和油脂，每根筋束的自由長(zhǎng)度(15),(16)和(17)和砂漿(7)之間基本上無(wú)粘附或摩擦。
筋束截面可以制成異形或一定形狀，以便在粘結(jié)長(zhǎng)度上可以和砂漿(7)產(chǎn)生良好的粘附。
粘結(jié)長(zhǎng)度沿著洞(1)的長(zhǎng)度方向按錯(cuò)開間隔的關(guān)系分布，以便使單位錨具和地面之間傳遞的載荷作用在一段長(zhǎng)長(zhǎng)的總體確定的長(zhǎng)度上，或者作用在多個(gè)單獨(dú)確定的長(zhǎng)度上。多個(gè)錨具有可能有效地利用洞孔深度上的地面強(qiáng)度，并可能獲得高于普通錨具的承載能力。每個(gè)單位錨具將通過(guò)一個(gè)錨頭(9)上相應(yīng)的孔，并且被下文將予討論的夾緊具(18)夾緊，再和另的錨具分開一一相對(duì)錨頭(9)施加予應(yīng)力，然后相對(duì)錨頭鎖定。
每根筋束可以在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，方法是將直長(zhǎng)材料切斷或?qū)⑦m當(dāng)長(zhǎng)度的玻璃增強(qiáng)塑料從線纜卷筒上松開再按要求長(zhǎng)度切斷。然后潤(rùn)滑和用套包裹每根筋束的自由長(zhǎng)度。再將筋束置入洞內(nèi)并利用例如混凝土導(dǎo)管將砂漿灌入洞內(nèi)。
圖3示圖1中使用的夾緊具(18)。夾緊具(18)包含1對(duì)夾緊部件(19)和(20)，它們形成1條位于它們之間容納筋束的基本呈圓形的通道(21)，其直徑沿著背離洞孔的方向減小。通道(21)的尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)成當(dāng)筋束就位后，夾緊部件的相對(duì)表面(22)和(23)互相之間存在少許間隙。夾緊具包含多個(gè)孔(24)和(25)。當(dāng)就位后，一個(gè)夾緊部件(19)上的孔(24)應(yīng)和另一個(gè)部件(20)上的相應(yīng)孔(25)對(duì)準(zhǔn)。圖3中，夾緊具(18)一側(cè)的孔(24)和(25)用虛線表示，而另一側(cè)則為了清楚起見予以省略。提供了螺母、墊圈和螺栓(26),(27),(28)，每個(gè)螺栓(26)穿過(guò)1對(duì)孔(24)和(25)。使用時(shí)，筋束(29)可以在夾緊部件(19)和(20)之間被夾緊。螺栓(26)通過(guò)每對(duì)孔(24)和(25)。然后有控制地將相應(yīng)螺帽(28)擰緊到不同的拉伸狀態(tài)。圖4中所示筋束(29)便是其從圖紙左手邊伸出孔的情況。筋束(29)和夾緊具(18)之間的夾緊作用因?yàn)橥ǖ?21)的直徑逐漸減小和螺母和螺栓擰緊所達(dá)到的拉伸程度逐漸增大而自左向右增強(qiáng)。由每付螺栓(26)和螺母(28)施加的壓縮力控制到使筋束(29)上沒(méi)有一點(diǎn)受到超過(guò)其剪切強(qiáng)度的壓縮剪切應(yīng)力作用的程度。(30)表示加力工具。使用時(shí)，加力工具將拉伸力通過(guò)夾緊具(18)按向圖紙右手的方向作用到筋束(29)上。
本發(fā)明僅舉例說(shuō)明如上，但是在本發(fā)明范圍內(nèi)可以進(jìn)行修改。本發(fā)明包含任何此處已予說(shuō)明或隱含或在圖中已予說(shuō)明或隱含的各別特點(diǎn)，也包含任何這些特點(diǎn)的組合或任何這些特點(diǎn)或組合的任何綜合。
權(quán)利要求
1．地錨裝置包含地面上一個(gè)灌滿砂漿的洞和數(shù)個(gè)被該洞接納的單位錨具，每個(gè)單位錨具包含一鋼筋束，其有a)一個(gè)在洞孔砂漿內(nèi)沿粘結(jié)長(zhǎng)度進(jìn)行粘結(jié)的粘結(jié)長(zhǎng)度和b)一個(gè)自由長(zhǎng)度，將其安排成在自由長(zhǎng)度和洞孔砂漿之間基本上無(wú)粘附；在地錨裝置中，相應(yīng)單位錨具的粘結(jié)長(zhǎng)度按錯(cuò)開間隔的關(guān)系沿著洞長(zhǎng)固定在洞孔砂漿內(nèi)，其中至少有1根筋束含有合成聚合材料。
2．按照權(quán)利要求1所述的地錨裝置，其中沿砂漿內(nèi)的每根筋束粘結(jié)長(zhǎng)度的表面經(jīng)受變形。
3．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的地錨裝置，其特征在于包括一個(gè)位于地洞開口端上的錨頭，每根筋束被容量在該錨頭內(nèi)，并被施加應(yīng)力和不與錨頭接觸鎖定。
4．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的地錨裝置，其特征在于該筋束被夾緊具夾緊，將該夾緊具沿橫向于筋束縱向的方向?qū)υ摻钍┘訅嚎s力，該壓縮力沿著筋束的夾緊長(zhǎng)度方向增加，使筋束沿其長(zhǎng)度無(wú)一點(diǎn)受到超過(guò)筋束剪切強(qiáng)度的剪切力作用。
5．一種制造地錨裝置的方法，其特征在于包括在地面上挖出一個(gè)洞；將數(shù)個(gè)單位錨具放入洞內(nèi)；每個(gè)單位錨具包含1根有(a)粘結(jié)長(zhǎng)度和(b)自由長(zhǎng)度的筋束；將相應(yīng)單位錨具的粘結(jié)長(zhǎng)度按錯(cuò)開間隔關(guān)系沿洞長(zhǎng)配置；將砂漿灌入洞內(nèi)，從而使粘結(jié)長(zhǎng)度和砂漿粘結(jié)，而其中的自由長(zhǎng)度則和洞孔砂漿基本不粘附；將一個(gè)錨頭裝在筋束上；分別對(duì)每根筋束施加應(yīng)力；將受應(yīng)力的筋束一一相對(duì)錨頭鎖定，其中至少有一根筋束含有合成聚合材料。
6．按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于每根筋束穿過(guò)錨頭上一個(gè)單獨(dú)的孔。
7．基本上如參照附圖在上文中說(shuō)明的地錨裝置。
8．基本上如參照附圖在上文中說(shuō)明的制造地錨裝置的一種方法。
全文摘要
本發(fā)明提出一種單洞復(fù)式錨具,其在一個(gè)單獨(dú)的洞內(nèi)容納多個(gè)單位錨具(2,4),每個(gè)單位錨具(2,4)均包含1根筋束(12,14),該筋束有一和洞孔砂漿粘結(jié)的粘結(jié)長(zhǎng)度和一自由長(zhǎng)度,至少有一根筋束含有合成聚合材料,生產(chǎn)此種地錨裝置的方法是:將多個(gè)單位錨具置于一個(gè)洞內(nèi);往洞內(nèi)灌砂漿;分別給每根筋束施加應(yīng)力;然后一一地將經(jīng)受應(yīng)力的筋束相對(duì)錨頭鎖緊。
文檔編號(hào)E02D5/76GK1319152SQ99811300
公開日2001年10月24日 申請(qǐng)日期1999年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月6日
發(fā)明者A·D·巴利 申請(qǐng)人:安東尼·唐納德·巴利