２０１ ６年第５期 ＮＯ．５．２０１ ６ （总第３５６期） 中阂高新技术企址 １ ０“Ｊ Ｊ…‘ 一 Ｔ １ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．３５６） 预应力锚素在重力式浸水挡土墙中的应用 刘 飞 （铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００２５１） 摘要：对于水位较高的浸水路基挡土墙，在浮力的作用下，为满足墙身稳定需采取较大的截面尺寸。为了减少挡 墙圬工，文章将预应力锚索应用于重力式挡土墙中，阐述了施加预应力情况下挡墙检算过程，通过实例表明将预 应力锚索引入重力式挡土墙能有效地减少圬工节约投资，并进一步阐述了该种挡墙结构的应用范围。 关键词：浸水；重力式挡土墙；预应力锚索；圬工；挡墙结构 文献标识码：Ａ 中图分类号：ＴＵ５２８ 文章编号：１００９－２３７４（２０１６）０５—００５３—０３ ＤＯＩ：１０．１３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４４０６／ｎ．２０１６．０５．０２７ 重力式挡土墙依靠自身重力承受土压力的作用，形 ＡＷ为墙身所受浮力；Ｅｘ为墙后土压力的水平分力； 式简单、取材容易、施工方便，可用于一般地区、浸水 为墙后土压力的竖直分力； 为锚索的预加荷载；ｌ厂为挡 地区、地震地区和特殊岩土地区，在我国铁路工程中广 墙基底与地基土间的摩擦系数。 泛应用。水流冲刷严重的沿河浸水路基为减少对河道的 １．１．１墙身稳定性检算。沿基底的抗滑动稳定系数： 侵占，提高路基的抗冲刷能力，也常在受冲刷侧边坡设 Ｋｃ＝ （ 一ＡＷ＋Ｅｙ＋Ｔ）·厂 置重力式浸水挡土墙。浸水挡土墙在水位较高时，由于 抗倾覆稳定系数： 受到浮力的作用，可用于抵抗土压力的有效重力较一般 ： 情况大幅减小，为抵抗土压力，需增大挡墙的截面尺 ” Ｍ０ 式中：Ｍ ＝Ｗ·Ｚｗ＋Ｔ·Ｚｒ＋Ｅｙ·Ｚｙ，Ｍ。＝Ｅｘ·Ｚｘ＋ＡＷ·ＡＺｗ。 寸，在墙顶荷载较大时这种现象尤其明显。预应力锚索 １．１．２挡土墙基底合力的偏心距。 是通过内锚固段固定后，在外锚头进行张拉，将预应力 Ｂ Ｉｃ 线材的张拉力施加于岩体或结构物上的一种加固措施。 由于预应力锚索能充分发挥高强度钢材及岩体的性能， 式中：Ｂ为基底宽度；ｃ为作用于基底上的竖直力对 节省材料，主动合理地加固被加固体或结构的特点，成 墙趾的力臂，ｃ＝下Ｍｙ－Ｍｏ，Ⅳ： ＋ ＋Ｅｙ一△ 。 为当今一项较为高效和经济的加固技术，广泛地应用于水 １．１．３基底压应力。 电、矿山、铁路、公路、工业与民用建筑等各工程领域。 当 时， ＝等（１ 百６ｅ） 将预应力锚索与重力式挡土墙结合，锚索穿过重力式挡土 当ｅ 时， ， 。 墙墙身锚入地基，利用锚索的预加荷载增大墙身与基底的 当 一詈时，Ｏ＂Ｉ：０，０＂２ —３（Ｂ—－ｃ） 压力，增大抗倾覆力矩，可有效改善墙身的稳定性，从而 式中： 为挡土墙墙趾部的压应力； 为挡土墙墙踵 减少重力式浸水挡土墙的截面尺寸，节省圬工方量。 部的压应力。 １重力式浸水挡土墙检算 １．１．４墙身截面强度检算。 第一，墙身截面强度。当按主力计算时，Ｉ ｅ ０．３Ｂ ； １．１墙身检算 当按主力加附加力计算时，ｌ ｅＩ－＜０．３５Ｂ’，其中Ｂ·为墙身截 面宽度。 第二，墙身截面的法向应力不应大于所用材料的容 许抗弯拉应力。当计算的最小应力为负值时，应小于所 用材料的容许抗弯曲拉应力，并应检算不计材料承受拉 力时受压区应力重新分布的最大压应力，其值不得大于 容许压应力。 ｉ＝二兰兰 １．２锚索检算 Ｌ ．——』Ｌ—婪 根据现行《铁路路基支挡结构设计规范》，设计锚 图１浸水挡墙受力示意图 图２路基横断面图 固力应取预加荷载的１．２～１．４倍，即Ｐｔ一１．２ １．４Ｔ。锚索 前提条件： （１）挡墙基底水平； （２）墙身所受浮 的容许锚固力应大于设计锚固力，锚索的容许锚固力由 力按计算水位的１００％计算； （３）路基水位以下采用渗水 钢绞线的容许荷载、钢绞线与水泥砂浆之间的黏结力、 土填筑，因此可不计墙身两侧的静水压力和墙背动水压 水泥砂浆与锚孔壁之间的锚固力三部分控制，并取三者 力； （４）不计墙前被动土压力。 的最小值。钢绞线的容许荷载： 挡墙所受外力如图１所示，其中， 为墙身重力； Ｐｔｌ＝ｎ·只／ １ ．５３— 式中： 为单根钢绞线的极限张拉荷载；ｎ为钢绞线 根数： ．为安全系数，取１．７～２．２。 １．３ｍ，锚索设置于墙顶中心处，挡墙面坡１：０．２５，背坡 垂直，基底水平，墙身截面面积为１５．２３ｍ 。以１ｍ长挡墙 为目标进行检算。 计算水位与墙项等高时，Ｗ＝３ ５０．２ｋＮ，ＺＷ＝ １．９０ｍ，Ｅｘ＝１４７．３ｋＮ，Ｚｘ＝２．５０ｍ，Ｅｙ＝４６．４ｋＮ，Ｚｙ＝ ３．０５ｍ，ＡＷ＝１５２．２５ｋＮ，ＡＺｗ＝１．９０ｍ，Ｚ，＝２．４０ｍ。 锚固段为枣核状时钢绞线与水泥砂浆之间的黏结力： Ｐｔ２＝ · ·ｄ·ｆ∞·ｒ ／ ２ 式中：ｄ为单根钢绞线的直径； 为水泥砂浆与钢 绞线之间的黏结强度设计值； ：为抗拉拔安全系数，不 应小于２．５。 水泥砂浆与锚孔壁之间的锚固力： Ｐｔ３＝ ·ｄ＾·ｌｓｏ·ｖ／ ２ 再假定Ｔ：１４０ＴｋＮ，则： Ｋ ：—（ＷＡＷ＋ Ｅｙ＋Ｔ），，ｆ］＿～一１．３０ Ｍ ＝ ·ｚｗ＋ＴｏＺｒ＋ ·ｚｙ＝１１４４．３３ｋＮ，，ｍ 式中：ｄ 为锚孔直径； 为锚孔壁与水泥砂浆之间 Ｍ０＝Ｅｘ·Ｚｘ＋ＡＷ·ｋＺｗ＝６５７．３７ｋＮｏｍ 的黏结强度设计值。 １．３挡墙局部受压承载力检算 配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受压区的 截面尺寸应符合下列要求： Ｆｔ １．３５·ｐ ·８ｔ·ｆ：·Ａ ，ｐ‘ ＝＿ 式中： 为局部受压面上作用的局部压力设计值； 为混凝土轴心抗压强度设计值； 为混凝土强度影响 系数； 为混凝土局部受压时的强度提高系数； ，为混 凝土局部受压面积； ． 为混凝土局部受压净面积； 为 混凝土局部受压的底面积。 在局部受压区截面尺寸满足前述要求的前提下，可 根据局部受力情况，通过配置方格网式或螺旋式间接钢 筋满足局部受压承载力要求。 ２实例 某山区铁路修建过程中引起一处改路工程，改建后道 路路基占压冲沟。为减小道路修建对冲沟过水断面的挤 压，提高路基抗冲刷能力，于路基坡脚设置重力式浸水 挡土墙，墙高７．０ｍ，墙趾埋深２．Ｏｍ，设计浸水防护高程与 挡墙墙顶等高。冲沟沟壁地层为新黄土，强风化泥质砂 岩，冲沟沟底为强风化泥质砂岩。新黄土基本承载力为 １５０ｋＰａ，强风化泥质砂岩基本承载力为４５０ｋＰａ。详见图２。 ２．１ 检算条件及指标要求 墙身采用Ｃ３０片石混凝土浇筑，重度２３ｋＮ／ｍ，，填 土综合内摩擦角为３５。，重度为１９ｋＮ／ｍ ，墙背与填土 间的摩擦角为１７．５。，挡墙基底与地基间的摩擦系数 ＿厂＝０．５：锚索Ｐｔ＝１．３Ｔ， ，＝２， ２＝２．５；采用库仑土压 力理论计算荷载，路基面土柱宽３ｍ，高ｌｍ。 检算指标应符合以下要求：Ｋ ≥１－３，Ｋ。≥１．６， ｅ Ｂ／４， 。 ，≤４５０ｋＰａ，墙身截面应力不超过材料容许 应力。 ２．２工况选择 浸水挡土墙应从设计水位及以下选择最不利水位作 为计算水位，计算墙身稳定、基底合力偏心距时计算水 位与墙顶等高，计算基底压应力和墙身截面强度时计算 水位低于墙趾。 ２．３计算过程及结果 未设置预应力锚索时，为使挡土墙满足稳定要求， 需加大挡墙截面，挡墙截面形状及尺寸如图２所示，墙截 面面积为２６．０８ｍ 。 设置预应力锚索时，假定挡墙顶宽由２．８５ｍ减小至 ．．５４．． ＭｙＫｏ＝ ＝１．７４＞１．６ Ｎ：Ｗ＋Ｔ＋ －ＡＷ：３８４．４ｋＮ，ｃ ：１．２７ｍ ｅ＝导 ｏ．２ ６ｍ＜Ｂ［４＝０．７６ｍ 计算水位低于墙趾时，Ｗ一３５０．２ｋＮ，Ｚｗ＝１．９０ｍ， Ｅｘ＝１８８．６ｋＮ，Ｚｘ＝２．４４ｍ，Ｅｙ＝５９．４７ｋＮ，Ｚｙ＝３．０５ｍ， ＡＷ＝０，Ｚ ＝２．４０ｍ。 Ｍｙ－ＭｏⅣ： ＋ｒ＋西一△∥：５４９ ６４ｋＮ， ｃ：—１．３２ｍ， Ｐ：Ｂ－Ｎｃ＝Ｏ．２１ｍ， ２ 鲁（１ 百６ｅ）：２５４ ３２ｋＰａ， ２＝苦（１一等）＝１０６ １０ｋＰａ。 墙身所用材料为Ｃ３０片石混凝土，中心受压容许应力 为８ＭＰａ，弯曲受压及偏心受压容许应力为１０ＭＰａ，显然墙 身截面的应力远小于材料容许应力，截面合力的偏心距 也较小，截面强度满足安全要求，因此取Ｔ＝１４ＯＴｋＮ。 锚索设计采用 １５．２ｍ强度级别１８６０ＭＰａ的钢绞线，每 孔锚索５根钢绞线，呈枣核状，只＝２５９ｋＮ，ｄ＝ｏ．０１５２ｍ，锚 索锚固体采用Ｍ３０水泥砂浆。 ＝２．９５ＭＰａ，ｆ：３００ｋＰａ， ｄ＾＝０．１５ｍ， ＝ｌＯｍ，则： ＝ｍｉｎ（Ｐｔｌ，Ｐｔ２，Ｐｔ３）＝５６５．４９ｋＮ。 于挡墙墙顶中心布置一排锚索，则锚索间距 Ｓ＝ ／（１．３Ｔ）＝３．１１ｍ，取锚索间距为３．ｏｍ，锚索设计锚固力 为１４０ｋＮ￣３Ｘ１．３＝５４６ｋＮ。 锚索采用０ＶＭ．Ｍ１５—５锚具，垫板尺寸为１８０ｍｍ Ｘ １８０ｍｍ， 锚孔直径为１５０ｍｍ，对挡墙进行局部受压承载力检算。 ｆ：＝１４ ３ＭＰａ，８：＝１．０，－４１＝ｏ．１８￣Ｑ．１８：０．０３２４ｍ￣ ４ｔ．＝Ｏ．１８ｘＯ．１８一，，ｒｘＯ１５ ／４＝０．０１４７ｍ · ４ －：（Ｏ１ ８￣３） ：０．２９２ｎｆ ｆ 一一 岛 ｝＝３，１．３５· ｃ·ｐｉ·』ｃ· ｈ＝‘８５３ｋＮ＞５４６ －．ｉｉ 可见，墙顶截面尺寸满足局部受压要求。因为 ８５３ｋＮＸ０．９＞５４６ｋＮ，根据现行《钢筋混凝土结构设计规 范》，不需设置间接钢筋即可满足局部受压承载力要求。 综上所述，每３ｍ设置一孔由５根中１５．２ｍｍ钢绞线组 成的长１７ｍ（锚固段ｌＯｍ＋墙高７ｍ＝１７ｍ）的锚索，施加 ４２０ｋＮ预应力，墙顶宽减小为１．３ｍ，挡墙满足安全要求。 设置预应力锚索使浸水重力式挡土墙截面面积由２６．０８ｍ 减小为１５．２３ｍ ，片石混凝土减少４１．６％。 ３结语 在浸水地区水位较高时，将预应力锚索与浸水重力式 挡土墙结合，充分利用钢绞线的高强特性增大墙身与基底 的压力，增大抗倾覆力矩，可有效改善墙身稳定性，从而 减少浸水地区重力式挡土墙的截面尺寸，减少圬工方量， 节约投资。由于设置预应力锚索，导致在低水位时基底承 受额外的压力，基底压应力有较大幅度的提高，且锚索作 ２０１ ６年第５期 （总第３５６期） 黧煮熬磐李 （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔＮｙｏ．ＮＯ５．２０１ ６ ３５６） ．冲压模具在机械零件精加工中的运用 张洪嘉 （西华大学，四川成都６１００３９） 摘要：现代加工业的快速发展主要依赖于现代生产技术，冲压模具就是一种常见的零件加工设备，被广泛应用在零 件精密加工作业中，极大程度上提高了机械零件的精密度。文章对机械零件精加工过程中冲压模具的应用进行了研 究，探讨了精ｈｍ．Ｔ－的概念，并对冲压模具的优势进行了论述，说明了该项生产技术在机械零件精加工当中的应用。 关键词：机械零件；精加工；冲压模具；机械设备；精密度 文献标识码：Ａ 中图分类号：ＴＧ３８５ 文章编号：１００９—２３７４（２０１６）０５—００５５—０２ ＤＯＩ：１０．１３５３５￣．ｃｎｋｉ．１１—４４０６／ｎ．２０１６．０５．０２８ 零件加工是机械生产过程中必要的步骤，在传统的零 件加工过程中仅能够实现粗加工，生产后的零件还需要在 车床上进行人工的修整，以保证其符合生产规格的要求。 但随着现代机械加工技术的不断进步，也使得零件加工技 术不断提升，冲压模具的应用使得精加工成为了可能，降 低了人力资源的消耗，提高了机械零件生产的速率。 １机械零件精加工概述 零件加工是机械生产过程中不可缺少的步骤之一， 术所生产出的零件表面由于需要人工处理，因此光洁度 较差，难以满足现代采购商的需求。而使用冲压模具加 工技术由于属于一次成形技术，因此不需要对表面进行 过多的生产后调整，可以最大程度地保证其光洁度。 ２．２可配套生产 机械零件生产最重要的是各零件在生产和加工后能够符 合设计图的规格，并可以配套使用。传统的粗加工技术生产 出的零件还需要经过后期加工才能够满足各零件之间的配套 使用，需要严格测量其生产后的误差是否在允许范围之内。 根据加工后零件精密度的不同可以分为粗加工和精加工 两种。其中机械零件的精加工属于精密度和严谨度极高 的技术，必须借助现代计算机智能控制技术，实现制 图、磨削、切割以及表面处理为一体的加工流水线。利 用高精密制图技术，将其输入计算机之后系统就能够根 据图纸数据进行紧密操作，再加上现代冲压模具和后期 磨削、切割等操作步骤，以自动化生产技术作为依托， 进而实现机械零件的精密加工，保证工厂的生产进度。 而经过冲压模具技术加工的机械零件误差率明显缩小，大 部分产品在冲压加工之后就能够按照设计图纸进行配套安 装，提高产品的合格率，节省了较多的生产成本。 ２现代冲压模具技术在机械零件精加工中的优势 ２．１ 提高零件表面的光洁度 在机械零件加工和销售的过程中，评价其质量的主 要因素即为其表面的光洁度。很多采购商在选择零件生 产厂家时，其一般难以很快看出零件之间的质量差异， 因此选择通过光洁度来判断是一种很有效、很快捷的方 式，之后的性能测试则需要慢慢进行。传统的粗加工技 用的发挥需要地层提供锚固力，因此地质条件较好，地基 承载力较高的浸水挡土墙更适合设置预应力锚索。 ２．３经济效益较大 随着现代经济全球化发展进程的不断加快，我国机 械零件加工产业所面临的市场压力也越来越大，如果不 能提高生产技术水平，那么必然会导致生存困难，难以 满足市场的需求。目前国内大多数机械零件加工厂均完 成了技术的更新换代，也改变了以往的生产方式，将冲 压模具技术进行了更加广泛的应用，极大程度地降低了 生产流程中所消耗的时间、人力和资源，提高了流水线 的生产效率，并且稳步提升了机械零件的质量，给工厂 带来了更大的经济效益，有效促进了工厂在市场中发展 的稳定性。 版社，２００９． ［７】 尹紫红，夏雄．预应力锚索加固挡土墙的设计探讨 卟铁道标准设计，２００４，（１０）． 【８】沈俊，顾金才，张向阳，等．拉力型和压力型自由 式锚索现场拉拔试验研究ｆＪ１．岩石力学与工程学报， ２０１２，（５）． 【９】任爱武，汪彦枢，王玉杰，等．拉力集中全长黏结 型锚索长期耐久性研究Ⅲ．岩石力学与工程学报， ２０１１，（３）． ［１０】郑静，曾辉辉，朱本珍．腐蚀对锚索力学性能影响的 试验研究Ⅱ】．岩石力学与工程学报，２０１２，（１２）． 作者简介：刘飞（１９８３一），男，河北新乐人，铁道第三 勘察设计院集团有限公司工程师，工学硕士，研究方向：路基 工程设计。 参考文献 【Ｉ］铁道第二勘察设计院．铁路路基支挡结构设计规范 （ＴＢ１００２５—２００６）ｆｓ】．北京：中国铁道出版社，２００６． 【２】铁道第一勘察设计院．铁路路基设计规范（ＴＢＩＯ００１— ２００５）ｆＳ．北京：中国铁道出版社，２００９．Ｓ１ 【３］ 冯树荣，彭土标．水工设计手：Ｊｔｌｆ－［Ｍ］．北京：中国水利 水电出版社．２０１３． 【４］李毓林．铁路工程设计技术手册（路基）『Ｍ１．北京： 中国铁道出版社．１９９２． 【５】 中国建筑科学研究院．混凝土结构设计规范（ＧＢ５００１０— ２０１０）『Ｓ１．北京：中国建筑工业出版社，２０１０． 【６ 杨晓东．锚固与注浆技术手册［６】Ｍ】．北京：中国电力出 （责任编辑：陈洁） ５５．
