浅谈黄土区锚固框架竖肋\地梁横向设置伸缩缝问题

[摘要]随着岩土锚固技术在甘肃省黄土区地质灾害治理项目中广泛的使用，笔者接触了很多框架结构的设计，发现在很多高边坡治理工程的框架设计问题中对伸缩缝的设计仅对纵向做了要求，对横向设置伸缩缝未见有提及，查阅一部分资料后也发现对横向伸缩缝均未有详细的要求。本文将探讨黄土区锚固框架竖肋、地梁横向设置伸缩缝的问题。

[关键词]伸缩缝 ， 锚固框架，地梁

[abstract] with rock-soil anchoring technology in gansu province HuangTuOu geological disaster management project extensive use, the author contact with a lot of frame structure design, found in many high slope treatment project of frame design problem of the expansion joint of the longitudinal design only request, to horizontal set expansion joints have been mentioned, consult the information also found that part of lateral expansion joints are no detailed requirements. This paper will explore HuangTuOu anchor shaft ribs, the ground beam frame transverse set the expansion joint problems.

[key words] is adjustable seam, anchor framework, the ground beam

中图分类号：U213.1+52.1文献标识码：A文章编号：

随着城市的发展，开挖坡脚造地形成的边坡越来越多，滑坡灾害日益频发，例如2007年9月17日兰州市九州石峡口发生滑坡灾害，大量土体倾泻而下，堵塞九洲开发区与外界相连的唯一通路，并威胁路侧武警部队油料仓库。2009年5月16日与上次滑坡仅隔60m处的石峡口小区4#楼后部山体再次发生滑坡灾害，造成7人死亡的惨剧。笔者全程参与两次滑坡灾害的治理工程设计工作，两次设计均使用了锚固框架结构，后随着工作时间的变化，接触到很多的锚固框架（地梁）的设计方案，在锚固框架竖肋（地梁）上设置横向伸缩缝鲜有人提及，那么有无设置的必要？设置伸缩缝受那些因素的影响？如何设置？设置了伸缩缝对梁的受力情况产生什么样的影响？ 笔者就几年总结的经验就此问题进行较浅层次的探讨。

1、纵向设置伸缩缝的必要性

伸缩缝，在锚固框架结构中主要起变形缝的作用，为了防止由于坡面的不平整造成框架施工后不均匀沉降以及温度变化造成混凝土结构变形产生的框架开裂损坏等情况而设置的。一般横向每间隔6m~20m设置一道伸缩缝，缝完全断开，宽度一般为2cm，内部使用填充材料塞填。素混凝土结构伸缩缝最大间距要求为：现浇结构（配构造钢筋）在室内或土中的情况下，不大于30m[1]。

作为锚固结构的反力措施，竖肋、地梁在很大一定程度上承受较多的滑坡推力，在一般的设计中，基本上每隔8~10m锚固框架分台阶布设，避免了连续长梁的出现，但个别地区由于坡度、土层等因素影响，坡面不能得到有效地整饰，从而造成锚固框架竖肋或地梁需要使用过长的连续梁结构，在结构上来说具有不合理性，设置伸缩缝从而非常必要。同时，为防止梁的不均匀变形（下沉），在岩土层变化处应分开设梁[2]。因此，在竖向为较长连续梁的情况下，锚固框架竖肋或地梁需要设置伸缩缝。

2、纵向设置伸缩缝对梁内力的影响

梁内力是设计锚固框架的主要设计指标之一，每根梁承受的滑坡推力为相邻粱间距宽度的滑坡推力，对于某些边坡的岩土压力分布极其复杂，通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载近似计算分布荷载[2][3]。目前，对于边界条件复杂的弹性地基梁还没有成熟的设计计算公式和算法。多跨连续梁是将锚索作为弹性约束，将框架的横梁或竖梁简化成多跨连续梁。或者为方便计算，将锚索节点作为铰支点，横梁或竖梁作为简支梁[4]。

伸缩缝一般设置在梁两节点中间部位，框架受力情况如图1所示：

(1) 锚索拉力Pt。加固滑坡提高滑坡稳定性的作用力。对滑坡而言，一般认为，对于由液性指数较小、刚度较大和较密实的岩土组成的滑体，从顶层至底层的滑动速度大体一致，故可假定滑面以上滑体作用于框架上推力的分布图为矩形，各锚索拉力设计值可相等[4]。

(2) 框架自重W。

(3) 框架下的地基反力q(x)。q(x)的大小与锚索力的大小、框架梁的刚度及地基的刚度有关。

(4) 框架与坡面的摩擦力f(x)。由于锚索力Pt，和框架自重W产生的沿垂直坡面方向的分力或者由于剩余下滑力在沿坡面方向上存在分力而产生框架与坡面间的摩擦力。

(5) 地面对框架的支承力H。在进行框架结构设计时该力的影响较小，可以忽略。

依据受力图情况，地基反力最大处位于节点处（横梁和竖肋的交点处，即锚索孔的位置），在两根锚索之间设置伸缩缝，对梁的内力没有较大的影响。

锚索框架受力示意图

3、竖肋及地梁上影响伸缩缝设置的因素

横向设置伸缩缝受影响的因素主要以下几个方面：

（1）材料因素：一般钢筋的长度为8m，在尽量减少钢筋焊接接头的情况下，竖肋（地梁）的断开长度应接近8m。

（2）结构因素：根据混凝土设计规范，伸缩缝间距不得超过30m。

（3）地质情况：在地层明显变化处应分开设置框架。

（4）施工工艺：一片框架，竖肋可达2~8根，根据施工工艺的不同，较长的竖肋（地梁）浇筑不一定一次成型，为保证整体性，施工缝的设置尤为必要，竖肋（地梁）施工时需三面支模，考虑振捣方便，局部模板不能预先制作，设置伸缩缝能保证局部的整体性。

4、竖肋及地梁上如何设置伸缩缝

根据上述所列影响因素，竖肋及地梁上设置伸缩缝应遵循以下几点：

（1）横向伸缩缝一般为纵向竖肋或地梁为较长的情况下（一般竖肋或地梁的长度大于30m），为防止不均匀沉降引起变形破坏而设置的。

（2）考虑地层的影响，在地层明显变化处设置横向伸缩缝。

（3）伸缩缝间距一般为8~30m，根据现场情况设置。地层较为单一时间距较大，地层及受力情况较复杂时间距较小。

（4）根据具体的施工工艺，适当调整伸缩缝的设置。

（5）伸缩缝应设置在上下两排锚杆（索）孔的之间的中间位置。

（6）伸缩缝缝完全断开，宽度一般为2cm，内部使用填充材料塞填。

结论：

无论从结构方面还是从地质方面，锚固框架竖肋、地梁在长度较长的情况下，设置伸缩缝是非常必要的。在锚固框架竖肋（地梁）上设置横向伸缩缝对梁的内力无较大影响，对锚固框架、地梁的设计无影响。锚固框架竖肋（地梁）上设置横向伸缩缝受到的影响因素较多，需要依据现场地勘资料、规范和具体施工的工艺确定横向伸缩缝的设置方式。

[1].《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002） 附录A

[2].郑颖人，陈祖煜，王恭先，凌天清。边坡与滑坡工程治理（第二版）北京：人民交通出版社 2010P488～P489.

[3].赵明价，何光春，王多银。边坡工程处置技术北京：人民交通出版社 P149.

[4] 刘宝奎．预应力锚索框架加固边坡的作用机理研究[D]．铁道科学研究院硕士学位论文，2006

[5] 岩土锚杆(索)技术规程CECS 22：20057.1.2条

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。