《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）、《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）和《铁路路基支挡结构设计规范》（TB 10025—2006）在锚固边坡的设计计算时，考虑到各种复杂因素的影响，对锚结构本身的设计给予了安全储备，要求锚固边坡的安全系数应与未加锚的边坡安全系数相同。对锚固边坡进行稳定性计算时，锚作用力可简化为作用于坡面上的一个集中力，也可简化为作用于滑面上的一个集中力，见图4.1所示。当滑面为单一滑面、滑面强度相同时，两种方法的计算结果相同；当滑面为不规则面、滑面强度有差异时，应取两者计算的锚固边坡稳定安全系数的小值作为锚固边坡的稳定安全系数。
图4.1 锚固边坡简化示意
设计锚固力应根据边坡下滑力确定，按式（4.1）计算。
式中 Pd ── 设计锚固力（kN）；
E ── 下滑力（kN）；
φ ── 滑动面内摩擦角（°）；
α ── 锚杆与滑动面相交处的滑动面的倾角（°）；
β ── 锚杆与水平面的夹角（°）。
1.《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）
《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）[13]中规定锚固体的承载能力由锚索筋材强度、注浆体与锚孔壁的黏结强度及锚杆与注浆体的黏结强度等三部分控制，设计时取其小值，计算公式分别见式（4.2）、式（4.3）和式（4.4）。
1）锚索杆体截面积计算
式中 A ── 锚杆体截面积（m2）；
K ── 安全系数，按表4.1选取；
表4.1 预应力锚杆锚固体设计安全系数
注：如果在土体或全风化岩中，应取表中较高值。
2）地层与注浆体间黏结长度计算
式中 Lr ── 地层与注浆体间黏结长度（m）；
ζ ── 锚固体与地层黏结工作条件系数，对永久性锚杆（锚杆服务年限大于2年）取1.00，对临时性锚杆（锚杆服务年限小于等于2年）取1.33；
d ── 锚固段钻孔直径（m）；
frb ── 地层与注浆体间黏结强度（kPa），应通过试验确定，当不具备试验条件时可参考表4.2选用。
表4.2 岩体与注浆体界面黏结强度特征值（单位：kPa）
注：岩体结构面发育时，取表中下限值。
3）注浆体与锚索杆体间黏结长度计算
式中 Lg ── 注浆体与锚索杆体间黏结长度（m）；
ζ ── 锚索杆体与砂浆黏结工作条件系数，对永久性锚杆（锚杆服务年限＞2年）取0.60，对临时性锚杆（锚杆服务年限≤2年）取0.72；
dg ── 锚索杆体材料直径（m）；
fb ── 注浆体与锚索杆体间黏结强度（MPa），应通过试验确定，当不具备试验条件时可参考表4.3选用；
n ── 锚索杆体根数。对地震时锚索的抗震设计，《公路路基设计规范》[13]和《公路工程抗震规范》[14]中均未提及，但在路基的拟静力抗震稳定性验算时，两个规范均考虑了水平地震作用沿路堤边坡的高程放大效应，具体如下：
表4.3 钢绞线与砂浆之间的黏结强度设计值fb（单位：MPa）
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式中 Ehsi ── 作用于路基计算土体重心处的水平地震作用（kN）；
Evsi ── 作用于路基计算土体重心处的竖向地震作用（kN）；
Ci ── 抗震重要性修正系数；
Cz ── 综合影响系数，取0.25；
ah ── 路基所处地区的水平向设计基本地震动峰值加速度；
Gsi ── 路基计算第i条土体重力（kN）；
av ── 路基所处地区的竖向设计基本地震动峰值加速度，作用方向取不利于稳定的方向；
ψj ── 水平地震作用沿路堤边坡高度增大系数，按式（4.7）取值：
式中 hi ── 路基计算第i条土体的高度（m）；
H ── 路基边坡高度（m）。
2.《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）
对强风化或软弱破碎岩质边坡，当边坡的变形控制要求严格或边坡高度较大且存在外倾软弱结构面时宜采用预应力锚索框架梁支护措施。《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）[10]中对锚索的设计方法与第1点相同，本小节不再重复列出，但在各阶段计算过程中参数取值存在一定的差异。具体为：
1）锚索钢筋截面积计算
建筑边坡设计时锚索抗拉安全系数的取值见表4.4所示，与表4.1相比，在边坡工程安全等级相同时，临时性锚索的安全系数取值为《公路路基设计规范》中的下限值，永久性锚索的安全系数取值是《公路路基设计规范》中的上限值。
表4.4 锚索抗拉安全系数
2）锚索锚固体与岩土层间长度计算
建筑边坡设计时锚固体抗拔安全系数的取值见表4.5所示，与表4.1相比，在边坡工程安全等级相同时，临时性锚索的安全系数取值为《公路路基设计规范》中的上限值，永久性锚索的安全系数取值均大于《公路路基设计规范》中的上限值。建筑边坡设计时岩石与锚固体黏结强度标准值的经验取值见表4.6所示，与表4.2相比，在岩石类别相同时，《公路路基设计规范》中黏结强度标准值小于建筑边坡设计规范中黏结强度的标准值，但《公路路基设计规范》中考虑了锚固体与地层黏结工作条件系数。
表4.5 锚固体抗拔安全系数
表4.6 岩石与锚固体黏结强度标准值
3）锚索杆体与锚固砂浆间长度
建筑边坡设计时锚筋与砂浆间安全系数的取值与锚固体抗拔安全系数相同，其与《公路路基设计规范》的差别不再重述，钢绞线与砂浆间的黏结强度设计值一致，但在《公路路基设计规范》中引入了锚杆体与砂浆黏结工作条件系数，在边坡安全等级相同时《公路路基设计规范》计算得到的黏结长度大于《建筑边坡工程技术规范》计算值。
对于地震时锚索的抗震设计，《建筑边坡工程技术规范》中提出对永久性锚索的抗震验算，其安全系数取值应按0.8折减。
3.《铁路路基支挡结构设计规范》（TB 10025—2006）
《铁路路基支挡结构设计规范》（TB 10025—2006）[15]中对预应力锚索的设计规定在一般情况下只计算主力，在浸水和地震等特殊情况下，尚应计算附加力和特殊力，但对设计中应如何考虑地震效应未给出具体说明。静力条件下预应力锚索加固滑坡时，首先进行边坡稳定性分析，然后计算滑坡的下滑力从而确定设计锚固力，最后按照锚索的设计方法确定锚固体的尺寸、筋材的选型等，其计算流程与第1、2点相同，但在各阶段计算过程中参数取值存在一定的差异。具体为：
1）锚索杆体截面积计算
在计算每孔锚索钢绞线的截面积时，安全系数取值为1.7～2.2，其中规定在腐蚀性地层中取大值，这与《公路路基设计规范》和《建筑边坡工程技术规范》中永久性锚索的安全系数取值范围一致。
2）锚固体与孔壁的锚固段长度
锚孔壁与注浆体之间的黏结强度设计值见表4.7所示，其取值大于《公路路基设计规范》中的取值，小于《建筑边坡工程技术规范》中的取值。同时，在锚固段长度计算中规定锚固体抗拔安全系数不应小于2.5。
表4.7 锚孔壁与注浆体之间黏结强度设计值（单位：MPa）
3）水泥砂浆与锚索钢材锚固段长度
铁路路基边坡设计时锚筋与砂浆间安全系数的取值与锚固体抗拔安全系数相同，其与《公路路基设计规范》《建筑边坡工程技术规范》的差别不再重述，三种规范中钢绞线与砂浆间的黏结强度设计值取值一致。
综合比较上述三种规范关于永久性锚索的设计计算过程知：锚索钢筋截面积计算时三者的计算结果相同；锚固体与岩土体间黏结长度的计算结果为《建筑边坡工程技术规范》最小，《铁路路基支挡结构设计规范》次之，《公路路基设计规范》最大；锚索钢材与水泥砂浆间黏结长度计算结果为《建筑边坡工程技术规范》最小，《铁路路基支挡结构设计规范》次之，《公路路基设计规范》最大。而现有的研究成果得到在极软岩和软质岩中的锚固破坏一般发生于锚固体与岩层间，在硬质岩中的锚固端破坏可发生在锚杆杆体与锚固体材料之间，因此在锚索的工程设计时应根据实际情况合理选择规范方法进行计算[1] [2]。
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