锚索预应力的形成机理之反力结构

锚索之所以能对坡体产生有效的加固，其机理是锚索能提供强大的预应力，能直接对坡体的下滑力，以及通过对滑面的正压力所产生的摩擦力间接的对坡体的下滑力进行平衡。

而这种预应力的产生，是锚索在千斤顶张拉作用下，使编束形成锚索的钢绞线伸长所致。在当前正规厂家的材料质量可控的基础上，形成和持久保持这种预应力的前提是锚索锚固段位于较好的稳定地层（这种地层可以是天然的，也可以人工改造的），以及锚索在坡面上具有良好的反力结构（这种反力结构包括框架等工程结构和其下伏的地质体）。下面对坡面反力结构对锚索预应力的形成机理进行说明。

锚索反力结构的有效设置，必须建立坡面工程结构的稳定和下伏地质体的稳定。

1、坡面工程结构

锚索的坡面工程结构是多种多样的，如框架、地梁、十字梁、锚墩、挡墙、抗滑桩……这些工程结构的多样性，其中一个重要因素实现在锚索预应力作用下，工程结构的形式能够满足结构内部出现的剪力、弯矩作用。“打铁还需自身硬”，通过设置不同形式的反力工程结构，从而有效实现不同预应力作用下的结构需求。

2、坡面地质体

在自然的地质体是形形色色的，由不同强度的，不同完整度的，不同水敏性的……这些形形色色的地质体对锚索预应力具有不同的满足能力，即对其上部的反力工程结构具有不同的即时承载能力和不同的耐久能力。这就要求在其上部的反力工程结构计算时，必须考虑不同地层的性质，即采用弹性地基梁模型进行结构内力计算的同时，还必须考虑到地质体的耐久能力。

这也就是说，单纯的采用简支梁或连续梁的结构计算模型是不接“地气”的，是不符合岩土工程理念的。同样，不同地层的性能也会影响坡面反力结构的选型。对于耐久性差的岩土体可采用框架等反力结构，从而在减小对坡面承载力要求的基础上，实现工程结构对坡面的防冲刷等防护作用，实现地质体的稳定。

因此，为实现锚索的预应力，一定要同时考虑岩土工程的地质属性和结构属性。否则工程结构即使多强大，而如果其依附的地质体承担不起的话，将出现“皮之不存，毛将焉附”的情况。同样，下伏的地质体再强大，如果上部的工程结构偏弱，那将是“扶不起的阿斗”。而这些都不可避免的影响或控制锚索预应力的正常形成。

正如坡面富水软弱的地质体，如果不采用扩大反力工程结构与坡面的接触面而降低承载力要求，或不采用边坡渗沟等辅助工程提高地质体承载能力，将会直接锚索的预应力形成或耐久性能。同样，即使地质体为性能很好的岩体，如果上部反力工程结构采用不满足结构要求的小断面、混凝土标号不足、配筋缺斤少两...…将造成反力工程结构无法对剪力和弯矩平衡，也直接会影响锚索工程的预应力形成或耐久性。

综上，坡面的反力工程结构的合理设置，必须结合结构工程属性和地质工程属性进行综合考虑，不能有任何偏颇，否则瘸腿式的设计不但可能造成锚索预应力的损失，而且可能造成锚索工程的失效。因此，那种只重视结构设计而忽略地质工程的做法是不合理的，那种不重视结构设计而只进行简单套图的做法是不对的。

基于此，锚索工程是一个体系工程，是一个“串联”的体系工程，一个环节的偏差，将可能导致整个体系受损或出现偏差，任何不良行为将会直接影响锚索工程的正常使用。  

图1 锚索反力结构破坏导致锚索失效

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