[發明專利]一種擴徑擠壓摩擦錨桿錨索結構設計方法

有效

• 申請號: 201810835411.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108894220B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 趙寶友;李佳偉;張立新;王愛文;鄭天照
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74;E21D21/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種擴徑擠壓摩擦錨桿錨索結構設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，給出錨桿錨索實際工程需要的設計恒阻力，選定桿體索體材料，按照公式(1)確定桿體索體尺寸：

其中，σ_gs為桿體索體屈服強度，索體屈服強度為其抗拉強度的88％～95％，S_g為桿體索體公稱截面面積，F_c為錨桿錨索實際工程需要的設計恒阻力，n_g為桿體索體安全系數，根據式(1)求得桿體索體公稱截面面積S_g，確定桿體索體公稱直徑R_g；

步驟2，選定套管管材，按照公式(2)確定套管內半徑與外半徑的設計范圍，得到套管內半徑r_i及套管外半徑r_o的范圍：

其中，R_g為桿體索體公稱直徑，r_i為套管內半徑，r_o為套管外半徑，σ_ts為套管屈服強度，n_t為套管安全系數，σ_tb為套管抗拉強度，σ_gb為桿體索體抗拉強度；

步驟3，選定脹管器材料，按照公式(3)確定脹管器脹頭大端外半徑及脹頭母線與軸線夾角的設計范圍：

其中，r_z為脹管器脹頭大端外半徑，δ為套管斷后延伸率，α為脹管器脹頭母線與軸線夾角；

步驟4，從套管內半徑r_i及套管外半徑r_o的范圍，脹管器脹頭大端外半徑r_z及脹頭母線與軸線夾角α設計范圍中，選取參數組合代入公式(6)、公式(7)與公式(8)，通過公式(4)計算得到理論恒阻力值，當計算得到的理論恒阻力值不滿足公式(5)時，則刪除掉該組參數組合，得到縮小范圍后的參數組合：套管內半徑r_i’及套管外半徑r_o’的范圍，脹管器脹頭大端外半徑r_z’及脹頭母線與軸線夾角α’范圍：

F_t＝F₁+F₂ (4)

其中，F_t為擴徑擠壓摩擦錨桿錨索結構的理論恒阻力，F₁為套管軸力，F₂為套管剪切變形引起的附加軸力，Δ為理論恒阻力與設計恒阻力的允許誤差；

其中，式(4)中套管軸力F₁的表達式為：

其中，μ為脹管器和套管接觸面摩擦系數，β為中間主應力影響系數，參數a、b、c分別為：

其中，式(7)中E_p為套管材料硬化系數，由材料參數確定；

其中，式(4)中套管剪切變形引起的附加軸力F₂表達式為：

步驟5，按照實際需求，確定擴徑擠壓摩擦錨桿錨索結構符合要求的設計參數；

其中，計算檢驗桿體索體和套管在理論恒阻力下的安全系數：

若安全系數n_t與n_g不符合公式(9)要求，則刪除對應套管內半徑r_i’及套管外半徑r_o’，脹管器脹頭大端外半徑r_z’及脹頭母線與軸線夾角α’此組參數，若安全系數n_t與n_g符合公式(9)要求，則保留對應套管內半徑r_i’及套管外半徑r_o’，脹管器脹頭大端外半徑r_z’及脹頭母線與軸線夾角α’此組參數，得到進一步縮小范圍的參數組合：套管內半徑r_i”及套管外半徑r_o”，脹管器脹頭大端外半徑r_z”及脹頭母線與軸線夾角α”。

2.根據權利要求1所述的一種擴徑擠壓摩擦錨桿錨索結構設計方法，其特征在于，擴徑擠壓摩擦錨桿錨索結構中套管安全系數n_t及其它構件安全系數不小于桿體索體安全系數n_g，且套管及其它構件破斷力不小于桿體索體破斷力，保證桿體索體發生破壞時，套管及其它構件仍能工作，或與桿體索體同時破壞。