锚杆的基本理论计算.docVIP

1、锚杆杆体所能承受的拉断载荷可用下式计算： 式中：P—锚杆拉断载荷，kN； d—锚杆直径，mm； ?b—锚杆钢材拉断强度，MPa。 2、锚杆杆体所能承受的剪切载荷可用下式计算： 式中：Q—锚杆剪断载荷，kN； ? b—锚杆钢材剪切极限强度，MPa。 从表2.1中看出，对于常用直径20mm的锚杆杆体，圆钢、高强度螺纹钢（BHRB400）、超高强度螺纹钢（BHRB600）的拉断载荷分别约为119.4kN、179.1kN、251.3kN。后两者分别是前者的1.5、2.1倍。 根据材料力学，对于塑性材料，剪切强度一般是拉伸强度的0.6-0.8倍，取平均值0.7倍。得各种锚杆钢筋的剪切极限强度如表2.2。 从表2.2中看出，对于常用直径20mm的锚杆杆体，圆钢、高强度螺纹钢（BHRB400）、超高强度螺纹钢（BHRB600）的剪断载荷分别约为83.6kN、125.3kN、175.9kN。 3、钢带的作用： 钢带的作用主要表现在以下三方面：(1) 锚杆预应力和工作阻力扩散作用：(2) 支护巷道表面和改善围岩应力状态作用：(3) 均衡锚杆受力和提高整体支护作用： 分析钢带受力的简化模型是将两根锚杆之间的钢带段作为一简支梁，采用材料力学的相关公式计算钢带受力与变形。假设钢带受到均布载荷q 的作用，则： 式中：Mmax-钢带中点处最大弯矩，kN2m； q-均布载荷，kN/m； a-锚杆间距，m； f-钢带挠度，m； E-钢带弹性模量，MPa； I-钢带惯性矩，m4。 由上式可知，q、a 越大，钢带所受的弯矩越大，挠度也越大。相反，钢带的抗弯刚度（EI）越大， 则钢带挠度越小。巷道支护要求钢带能够提供足够的支护力，同时钢带的挠度越小越好。 综合分析得出钢带的三个关键参数：(1)护表面积；(2)抗拉强度；(3)抗弯刚度。 4、网的作用主要表现在以下三方面： (1) 维护锚杆之间的围岩，防止破碎岩块垮落； (2) 紧贴巷道表面，提供一定的支护力（已有的研究成果表明，我国现用菱形金属网，在保证施工质量的条件下，可提供0.01MPa的支护力），一定程度上改善巷道表面岩层受力状况。同时，将锚杆之间岩层的载荷传递给锚杆，形成整体支护系统； (3) 网不仅能有效控制巷道浅部围岩的变形与破坏，而且对深部围岩也有良好的支护作用。 5、锚固剂的粘结作用 锚杆拉拔时粘接应力分布的实际情况。至于锚杆在实际工作状态下粘接应力的分布与拉拔试验时还有很大区别，影响因素更多、更复杂。包括锚固剂性能、围岩性质、钻孔直径和粗糙度、锚杆直径与粗糙度、钻孔与锚杆直径差等。关于锚杆在拉拔状态下和实际工作状态下粘接应力的分布，国内外学者作了大量研究与试验，得出在拉拔状态下，杆体锚固段剪应力分布为负指数曲线。