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摘要
垫板是高强预应力锚索系统的核心组成构件，当其与锚索间适配性不足时，将会出现结构可靠性低以及围岩支护效果差等问题。基于垫板的承载力学特性及其应力扩散作用，提出适配高强预应力锚索的垫板设计方法。为此，首先分析垫板的应力扩散作用与锚索的支护效应间的关联性；其次，基于不同形式垫板的结构受力特征，提出碗形垫板和平板形垫板的理论承载力计算公式，并由此计算得到满足高强预应力锚索承载性能需求的垫板型式及其结构参数；接着，通过建立“垫板（碗形、平板形）-围岩”三维数值仿真模型，分析不同型式及结构参数垫板的围岩应力扩散效果，并由此优选得到适配高强预应力锚索的垫板型式及其结构参数；最后，通过现场应用案例，分析适配垫板下的高强预应力锚索系统支护效果。研究结果表明：提出的垫板设计方法实现了对高强预应力锚索系统中垫板的有效选用，适配加载300kN的高强预应力锚索系统垫板为25cm×25cm×16mm的碗形垫板，其拱高35mm、孔口半径32mm、碗底半径75mm；同时，适配垫板下的高强预应力锚索系统的围岩变形控制效果提升了11.9%～15.2%。研究结果有助于提升高强预应力锚索系统的可靠性与支护效果，并为预应力锚固系统中垫板的设计提供了一种可行且有效的方法。
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