錨桿軸力和彎矩的檢測方法及其檢測錨桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錨桿軸力和彎矩的檢測方法及其檢測錨桿，它利用檢測錨桿得到錨桿在錨固階段的軸力和彎矩分布圖，根據(jù)軸力和彎矩分布圖直接看出錨桿最大軸力和最大彎矩的位置；從而進一步研究分析錨桿受力及變形特征；檢測錨桿結(jié)構(gòu)是在檢測錨桿體上間隔設(shè)有多個加工有穿線孔的檢測截面，在每一檢測截面桿體四周對稱粘貼四個電阻應(yīng)變片；所有導(dǎo)線通過穿線孔進入錨桿體空腔后從錨桿體空腔中穿出；穿出后的導(dǎo)線束再套上錨桿螺母，將錨桿螺母預(yù)擰在錨桿體上，然后將所有應(yīng)變片的導(dǎo)線分別焊接在航空插頭的接點上，并將航空插頭固定在錨桿體外端；本發(fā)明用于指導(dǎo)巖土工程中對錨桿布置以及錨桿結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計，使錨桿在巖土工程中發(fā)揮更大的錨固作用。
【專利說明】錨桿軸力和彎矩的檢測方法及其檢測錨桿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通、水利水電、礦山及城市建設(shè)的隧道、邊坡和基坑錨固工程用的錨桿。
【背景技術(shù)】
[0002]錨桿或錨索加固是巖土加固的重要形式，其中錨桿有中空錨桿和實心錨桿。錨桿在礦山坑道、交通隧道、深基坑加固等巖土工程中得到了廣泛應(yīng)用。但在理論上對錨桿的作用原理、錨桿的受力以及錨桿荷載傳遞機理尚未完全清楚。因此，采用實測的方法了解錨桿在圍巖內(nèi)部的受力及變形特征、掌握錨桿的工作狀態(tài)，對完善錨固理論、積累設(shè)計經(jīng)驗、及時調(diào)整或修改設(shè)計和施工方案以及預(yù)報險情都有重要的意義。
[0003]目前錨桿的內(nèi)力狀態(tài)檢測主要采用實測的方法，實測時采用測力錨桿，包括電阻應(yīng)變式測力錨桿、電感式測力錨桿、鋼弦式測力錨桿；上述的的測力錨桿僅能測量錨桿的軸力和軸力分布，不能測量錨桿的彎矩。但在研究錨桿受力及變形特征時，僅知道軸力是不夠的，最好還需要知道錨桿的彎矩以及最大彎矩的位置。所以很需要一種即能檢測錨桿軸力又能同時檢測錨桿彎矩的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了在錨固工程中對錨桿錨固理論進一步研究、完善錨桿設(shè)計方法、調(diào)整錨桿設(shè)計參數(shù)和預(yù)報錨固工程險情，本發(fā)明提出一種錨桿軸力和彎矩的檢測方法，同時提出用于該檢測方法的錨桿。
[0005]一種錨桿軸力和彎矩的檢測方法，其特征在于采取以下步驟：
[0006]第一步：制作檢測錨桿：
[0007]選取中空錨桿或普通厚壁鋼管作為檢測錨桿體，在檢測錨桿體上間隔設(shè)有多個檢測截面，每一檢測截面上加工上穿線孔；在每一檢測截面桿體四周對稱粘貼四個電阻應(yīng)變片，四個應(yīng)變片的長度方向與桿體長度方向一致；每一檢測截面的四個電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線通過穿線孔進入錨桿體空腔，再從錨桿體空腔中穿出；穿出后的導(dǎo)線束再套上錨桿螺母，將錨桿螺母預(yù)擰在錨桿體上，然后將所有應(yīng)變片的導(dǎo)線分別焊接在航空插頭的接點上，并將航空插頭固定在錨桿體外端；
[0008]第二步：安裝檢測錨桿：
[0009]按傳統(tǒng)方法用鉆機為錨固工程鉆孔，在鉆孔后注入水泥漿液，在水泥漿液凝結(jié)硬化前，將檢測錨桿套上托盤再插入鉆孔中，待水泥漿液凝結(jié)硬化后，擰緊螺母；
[0010]第三步：需要檢測時，在孔外布置多通道靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，將多通道靜態(tài)電阻應(yīng)變儀信號電纜與航空插頭連接；操作多通道靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的連接方式開關(guān)，使每一截面的四個電阻應(yīng)變片可組合排列成全橋電路，通過全橋電路可獲得該截面的四個方向的應(yīng)變值ε P ε 2、ε 3和ε 4 ;同理可獲得所有截面的四個方向的應(yīng)變值；將錨桿每一截面四個方向的的應(yīng)變值代入軸力計算公式和彎矩計算公式，計算出每一截面的軸力N和彎矩M ;根據(jù)所有截面的軸力和彎矩繪制出沿桿長的軸力和彎矩分布圖，從圖中直接看出錨桿最大軸力和最大彎矩的位置；從而進一步研究分析錨桿受力及變形特征；
[0011]上述每一截面的軸力計算公式為：
【權(quán)利要求】
1.一種錨桿軸力和彎矩的檢測方法，其特征在于，采取以下步驟： 第一步：制作檢測錨桿 選取中空錨桿或普通厚壁鋼管作為檢測錨桿體，在檢測錨桿體上間隔設(shè)有多個檢測截面，每一檢測截面上加工上穿線孔；在每一檢測截面桿體四周對稱粘貼四個電阻應(yīng)變片，四個應(yīng)變片的長度方向與桿體長度方向一致；每一檢測截面的四個電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線通過穿線孔進入錨桿體空腔，再從錨桿體空腔中穿出；穿出后的導(dǎo)線束再套上錨桿螺母，將錨桿螺母預(yù)擰在錨桿體上，然后將所有應(yīng)變片的導(dǎo)線分別焊接在航空插頭的接點上，并將航空插頭固定在錨桿體外端； 第二步：安裝檢測錨桿 用鉆機為錨固工程鉆孔，在鉆孔后注入水泥漿液，在水泥漿液凝結(jié)硬化前，將檢測錨桿套上托盤再插入鉆孔中，待水泥漿液凝結(jié)硬化后，擰緊螺母； 第三步：需要檢測時，在孔外布置多通道靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，將多通道靜態(tài)電阻應(yīng)變儀信號電纜與航空插頭連接；操作多通道靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的連接方式開關(guān)，使每一截面的四個電阻應(yīng)變片組合排列成全橋電路，通過全橋電路可得該截面的四個方向的應(yīng)變值h、ε2、ε 3和ε 4 ;同理可獲得所有截面的四個方向的應(yīng)變值；將錨桿每一截面四個方向的的應(yīng)變值代入軸力計算公式和彎矩計算公式，計算出每一截面的軸力N和彎矩M ;根據(jù)所有截面的軸力和彎矩繪制出沿桿長的軸力和彎矩分布圖，從圖中直接看出錨桿最大軸力和最大彎矩的位置；從而進一步研究分析錨桿受力及變形特征； 上述每一截面的軸力計算公式為：
2.一種用于權(quán)利要求1所述錨桿軸力和彎矩檢測方法的檢測錨桿，它以中空錨桿或普通厚壁鋼管作為檢測錨桿體，其特征在于，在檢測錨桿體上，每隔一定距離設(shè)有穿線孔和四個電阻應(yīng)變片，四個電阻應(yīng)變片對稱黏貼在桿體四周，四個電阻應(yīng)變片的長度方向與桿體長度方向一致；四個應(yīng)變片的導(dǎo)線通過穿線孔進入錨桿體空腔，再從錨桿體空腔中穿出；同理其他所有截面的電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線都從錨桿體空腔中穿出；穿出后導(dǎo)線束再套上錨桿螺母，將錨桿螺母預(yù)擰在錨桿體上，然后將所有應(yīng)變片的導(dǎo)線分別焊接在航空插頭的接點上，并將航空插頭固定在錨桿體外端。
【文檔編號】E21D21/02GK103485811SQ201310461586
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】尤春安, 路鋒, 尤志嘉, 欒武臣, 趙坤, 呂孝鵬, 杜文 申請人:山東科技大學(xué)