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1、http://www.paper.edu.cn锚索预应力损失变化规律分析谌军河海大学土木工程学院南京（210098）E-mail：woshishui1130@hhu.edu.cn摘要：目前，预应力锚索加固技术已经得到广泛应用，但对锚索锁定后的预应力变化规律还缺乏系统深入的研究，尤其对锚索预应力的瞬时损失和长期稳定性还缺乏系统全面的认识。本文简要分析了影响预应力变化的主要因素及变化特点，主要包括锚索材料、施工影响及外部因素等,对进一步综合归纳预应力变化的规律有一定的参考价值。关键词:预应力锚索;应力损失；影响因素;变化
2、特点1引言预应力锚固技术的特点是尽可能少地扰动被锚固的土体或者岩体，并通过锚固措施提高土体或者岩体的强度，所以预应力锚固技术是最为高效，经济的加固技术之一，因此得到了各行各业高度重视，并已经得到广泛应用。由于应力值的长期稳定问题关系到锚固工程的永久安全性,锚固力损失超过一定值时，将导致其锚固功能的减弱或失效，给工程带来极大的危害，甚至威胁人民生命财产的安全。所以锚固技术的关键在于其预应力的大小及损失的程度,只有保持足够的恒久预应力,才能达到最佳的锚固效果。由于岩土体的复杂性，预应力锚固作用机理复杂,影响预应力锚固效果
3、的因素众多,因此需要深入研究锚固的作用机理,研究锚索体的受力过程，指导合理化施工。本文结合目前一些学者的研究工作，分析了影响锚固力损失的因素与机理，并相应地提出了预防锚固力减少的工程控制措施。2影响预应力锚固效果的因素分析2.1锚固时机对锚固效果的影响锚固时机系指边坡开挖后与加锚时的时间间隔,由于边坡工程通常采用自上而下的分步开挖措施.因此,加锚过程亦需与之对应地采用边挖边锚.边坡开挖,改变了岩体原有的应力状态,在临空面产生的同时,岩体产生卸荷松动,不稳定岩体即有可能产生滑动,而岩体一旦产生滑动即具滑动能,所需的锚固
4、力必须克服滑动能而有所增加,因此,选择合适的施锚时机对锚固效果作用甚大.2.2锚索材料对预应力的影响制造锚索的钢材以高强度低松弛的钢绞线为宜,特别是预应力锚索。锚索在巨大的初始预应力作用下钢材松弛，长期受荷的钢材预应力松弛损失量通常为5%～10%。通过对各类钢材进行实验发现：受荷100h后的松弛损失约为受荷1h所产生损失的两倍；约为受荷1000h后应力损失量的80%，约为受荷30年之后损失量的40%。松弛损失量随着钢材的受荷状况变化。随着荷载增加，损失在常温下会明显的增加。钢材预应力值达到75%保证抗拉强度条件下，稳
5、定化了钢丝和钢架线应力损失为1.5%，而普通消除应力钢材的应力损失量为5%～10%。同1http://www.paper.edu.cn时发现，长期受荷的钢材由于徐变引起的变形也会使预应力发生损失，一般这种损失可以忽略不计。因此，设计张拉时预应力钢材强度利用系数不超过0.65～0.70，超张拉时不超过[1]0.75～0.78，同时要求使用低松弛预应力材料。此外，锚索索体的耐腐蚀性、耐锈蚀性、加工质量及施工质量的不同等因素都会在不同程度上影响预应力损失，施工时宜选用不易被腐蚀和加工质量较好的钢绞线。一般钢筋和钢绞线在极限
6、强度60%，70%和80%的应力作用下,张拉1000h的松弛率对比见表1。表1钢筋和钢绞线松弛率对比张拉应力与极限应力值的百分比%607080钢筋的松弛%415812钢绞线的松弛率%124152.3锚索作用区岩性、断层裂隙引起的应力损失岩体徐变是预应力损失的主要原因。从预应力锚索结构上分析,岩体的变形主要发生在应力集中区。由于岩体本身的不连续性和各向异性的存在,受荷区域的岩体内部结构各个组成单元在应变力作用下将产生塑性压缩或相对变位。岩体在受压情况下变形而更加密实,结构面上会产生额外的压缩,因此锚索产生松弛,使其应力
7、降低,但是它的降低速度随时间的推移而减慢,最终达到平衡状态。对坚硬的岩石,徐变较小,其预应力损失值也较小,整体结构岩体区预应力损失值很小,即使在大吨位荷载作用下也是如此。次块状或断层破碎带岩体区,由于预应力压缩岩体产生变形相对较大,而且变形减少速度比较缓慢,相应因岩体而引起的预应力损失值就大。锚索作用区自由段岩体跨度较大,容易受到风化等地质作用,松散破碎,在长期应力作用下,受荷区的岩体内部结构各个组成单元在应变力作用下将产生塑性压缩或相对变位,变形除了瞬时变形外,还有一部分变形将随着时间变化而变化,造成荷载损失。锚索
8、穿过天然的断层裂隙结构面上也会产生额外的压缩,预应力锚索因此而松弛,使其应力降低,但锚索的应力降低速度,随时间的推移而变缓,最终达到平衡状态。在软弱岩石中,由于应力压缩围岩产生变形较大,而且变形减少速度也较慢,相应因岩体徐变而引起的应力损失比[1]较大,所以在软弱岩体徐变引起的应力损失就大。以地层压缩1000h的徐变呈现的应力损失为基础,按照岩
