关于锚索几个力的概念-续

锚索作为一个体系工程，需要各个环节上都要合理设置，一个环节的失误必将引起锚索工程的失败。因此，作为体系工程的锚索，在计算时需在分别考虑各个子系统有效设置的基础上，方能确保锚索作为一个多子系统整合形成的体系正常工作。由此，规范在说明这些子系统与体系时纷繁复杂的概念造成了一些技术人员的困惑。下面挑一些大家反映比较强烈的概念进行说明。

1、关于设计拉力的确定，建筑边坡规范中用下面这个公式确定：

（1）

式中Nak为标准组合时锚索所受到的轴向拉力(KN)，Htk为锚索水平拉力标准值(KN)，a为锚索倾角(度)。

很多人被这个公式搞糊涂了。其中，Nak就是锚索设计拉力，因为拉力在柔性锚索工程中只能通过轴向力传递。

那为什么又牵扯出Htk为锚索水平拉力标准值呢。这是因为锚索的倾角因人而异设置，而锚索平衡坡体下滑力的预应力往往需分解为水平向和垂直滑面向的两个力，边坡规范就是利用锚索预应力在水平方向的分力与下滑力在水平方向分力进行平衡确定锚索设计拉力的。其中垂直滑面的预应力所造成的摩擦力增大的抗滑力，在规范中并没有明确，但在软件计算中应该是需要考虑的，因为这个抗力实际上也是不小的。因此，规范通过Htk为锚索水平拉力标准值来计算锚索轴力标准值虽然有点绕，但还是有效的。

2、关于锚索材料截面积的确定，建筑边坡规范采用如下公式：

（2）

式中Nak为标准组合时锚索所受到的轴向拉力(KN)，As为锚索截面积(m2)，fpy为钢绞线抗拉强度设计值(KPa)，Kb为材料抗拉安全系数。

这里计算采用几根钢绞线编束组成锚索，就要通过这个公式进行计算。需要注意的是钢绞线强度只能用材料的设计值，而非极限值。这如同打仗一样，总要留下预备队以防不测。

其实，规范中计算锚索截面积的公式安全储备是存在“码上加码”的情况，如钢绞线材料采用设计值而非极限值。同时，又对设计值赋予了Kb这个安全系数。而如果再向深里探究一下，所要加固的边坡也存在相应的安全系数。这就造成了对于材料而言，起码有三个安全系数是叠加预留的。这也就造成工程中一些质量较差的锚索工程，只要不突破底线就没有发生安全事故，这就是工程在吃安全系数的原因。

3、关于锚索由岩土体控制的锚固段长度的确定，建筑边坡规范采用如下公式：

（3）

式中ls为锚索锚固段长度（m）Nak为标准组合时锚索所受到的轴向拉力(KN)，D为锚索锚固段所在的钻孔直径(m)，frbk为锚索体与钻孔周边岩土体的极限粘结强度标准值(KPa)，K为锚固体的抗拔安全系数。

这里锚索锚固段长度的计算，是假想锚索的锚固力与锚固长度成正比的一个近似公式，即将锚索体与钻孔周边岩土体的极限粘结强度标准值frbk赋予一定的安全储备K，确保锚索在设计拉力情况能够在一定的时间内安全工作。

需要注意的是锚索的锚固段超过一定长度后，该近似公式就失效或出现了很大的偏离，这在工程应用中一定要注意。对于工程常用的直径130mm或150mm，锚固段长度达到10m时该公式的有效性已基本达到极限了。因此，很多行业中将锚索锚固设置为20m甚至更长，这是需要斟酌的。

此外，（3）式中的K为锚固体的抗拔安全系数，而（2）Kb为材料抗拉安全系数，这两个是不同的概念。因为锚索的锚固力计算需考虑钢绞线本身的抗拉能力，也要考虑钢绞线编束后形成的锚索在注浆后与周边岩土体所能提供的抗拔能力。规范对这两个安全系数依据不同的特征赋予了不同的安全系数。

4、关于拉拔试验、验收试验中的锚索拉力

4.1、由于锚索的锚固力在设计阶段主要由技术人员根据经验、规范参考等各个假设参数确定，因此，锚索在工程应用中需首先通过拉拔试验（又称破坏性试验）进行验证假设参数的可靠性。

拉拔试验作为破坏性试验，最主要的就是要测出锚索的锚固力，故需测出极限摩阻力，这就要求通过循环张拉试验得出破坏荷载。而通过破坏荷载的确定最终就可以指导工程应用的锚索设计拉力合理确定。

4.2、为验证施工对设计作品的执行情况，即为确保工程质量，故会在正式的锚索工程施工完毕后，对锚索工程进行质量验收。其中最重要的一个就是荷载验收试验。

锚索荷载验收试验可不是破坏性试验，只要核查锚索工程达到一定的安全储备即可。因此，在结合考虑坡面框架等反力结构质量与安全的基础上，规范要求采用的验收试验荷载在永久性锚索工程中为轴向拉力Nak（设计拉力）的1.5倍，临时工程为1.2倍。

需要注意的是工后验收试验不同于工前的拉拔试验，其荷载施加采用逐级递增施加，而不采用循环施加。

但在此一定要强调一点，验收试验的对象是核查工程施工的锚固质量这个重点，故验收荷载是设计拉力的相应倍数。但在工程实践中，往往由于多种原因或要求，锚索的锁定拉力往往可能与设计拉力存在一定的差别，但这无关验收试验以设计拉力为准绳的原则。至于锁定拉力最终是不是大于、等于或小于设计拉力，这是由技术人员依据坡体性质另行规定的另外一回事。因此，作为锚索监测时采用测力计所得到的最终数值只要满足设计要求的锁定拉力就是符合坡体加固要求，而不一定要求测力所得到的最终数值满足设计拉力值。当然，测力计测试锚索拉力的前提是建立在验收试验合格后，对锚索最终锁定拉力的控制，这与验收试验是两个概念。