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原文传递一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法

专利名称：	一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
申请人：	湖北省交通规划设计院股份有限公司
发明人：	刘新权;董健;陈雷;任亚;张明;程钰诗;罗华松;宗金东;章煦
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010030827.2
公开号：	CN111058496A
代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司
代理人：	唐正玉
分类号：	E02D33/00;E;E02;E02D;E02D33;E02D33/00
申请人地址：	430051 湖北省武汉市汉阳区龙阳大道7号
主权项：	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。
所属类别：	发明专利