[发明专利]一种抗震锚索结构与韧性提升方法

说明书

本发明公开了一种抗震锚索结构与韧性提升方法，该抗震锚索结构包括预应力锚索、内锚头和外锚头，预应力锚索在内锚头处弯曲形成弯曲部；内锚头包括减压耗能机构和承载钢板，弯曲部的两侧分别穿过承载钢板，减压耗能机构包括压力钢环和减压消能环，压力钢环内嵌在预应力锚索的弯曲部，压力钢环包括第一压力部、以及第二压力部，第二压力部与承载钢板抵接，减压消能环包括环形部，环形部分别向两侧对称延伸形成连接部，连接部分别与对应位置的压力钢环固定连接。本方案能够较大强震等动力作用下正常工作，维持预应力锚索原有预应力、不丧失锚固力，能抵抗一定程度的动力破坏作用、且在变形后具有一定的自适应恢复能力，具备更好的抗震韧性。

技术领域

本发明涉及锚索技术领域，具体涉及一种抗震锚索结构与韧性提升方法。

背景技术

在边坡治理工程中，锚杆、锚索、锚索+框架梁等支护措施成为了较为常见的治理形式，其采用的锁力措施基本都是刚性结构，允许发生的变形位移较小，形变恢复能力差，对动力破坏作用的抵抗能力较弱。如地震烈度较小的情形下，常规锚索能表现出良好的抗震效果，但是在强震等动力作用下，锚固岩体变形较大，常规预应力锚索难以继续限制其变形，此时锚索极易因锚索变形能力不足或瞬时冲击荷载作用下过载而被拉断，一旦失效便是永久失效，从而引发边坡失稳破坏。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够较大强震等动力作用下正常工作，维持预应力锚索原有预应力、不丧失锚固力，能抵抗一定程度的动力破坏作用、且在变形后具有一定的自适应恢复能力的抗震锚索结构与韧性提升方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种抗震锚索结构，包括预应力锚索、以及分别位于所述预应力锚索长度方向两侧的内锚头和外锚头，所述预应力锚索在所述内锚头处弯曲并形成弯曲部；

所述内锚头包括减压耗能机构和承载钢板，所述预应力锚索的弯曲部的两侧分别穿过所述承载钢板，所述减压耗能机构包括环形结构的压力钢环、以及位于所述压力钢环的环形结构内的减压消能环，所述压力钢环内嵌在所述预应力锚索的弯曲部，且所述压力钢环包括与所述预应力锚索的弯曲部的内侧壁接触的第一压力部、以及与所述预应力锚索的弯曲部的内侧壁分离的第二压力部，所述第二压力部与所述承载钢板抵接，所述减压消能环包括环形部，且所述环形部分别向两侧对称延伸形成连接部，所述连接部分别与对应位置的所述压力钢环固定连接。

本发明中，初始状态为锚索结构尚未受到外界动力作用时的状态。

本发明的工作原理是：本方案由减压消能环和压力钢环共同形成减压耗能机构，锚索在抗震响应过程中，预应力锚索的弯曲部套设在压力钢环的外侧壁会对压力钢环产生拉压作用，如初始状态下压力钢环为直径D的圆环形，减压消能环中环形部的直径为d，在抗震响应过程中，预应力锚索的弯曲部对压力钢环产生拉压作用力，此时压力钢环将被预应力锚索拉压成短轴长度为D’的椭圆环形状，且D’＜D，而减压消能环的环形部也将沿椭圆环形状的压力钢环的长轴方向拉伸，减压消能环的环形部直径d’将减小，且d’＜d，也即此时减压消能环与压力钢环形成的减压耗能机构在对抗震的响应-恢复过程中主要通过变形耗能与摩擦耗能两种方式进行耗能，其中变形耗能主要从减压消能环的环形部直径与压力钢环的直径的变小来体现，而摩擦耗能主要从预应力锚索与压力钢环间的摩擦来体现。由此，减压耗能机构即压力钢环和减压消能环为共同抵抗预应力锚索的变形而发挥作用，并且其具有一定的自适应恢复能力，能够有效增加预应力锚索的抗震韧性。

优选的，所述压力钢环的外侧壁上沿周向方向开设有限位凹槽，所述预应力锚索的弯曲部的内侧壁嵌入所述限位凹槽内。

这样，通过在压力钢环的外侧壁上设置限位凹槽，并将预应力锚索的弯曲部的内侧壁嵌入到限位凹槽内，利用限位凹槽可以起到防止预应力锚索左右滑动的作用。

优选的，初始状态时，所述连接部与所述压力钢环的固定连接点位于所述压力钢环的第一压力部和第二压力部的相接处，且所述连接部与所述承载钢板平行。