一种边坡预应力锚索使用性能测试结构及测试方法技术

本发明专利技术公开了一种边坡预应力锚索使用性能测试结构及测试方法。所述边坡预应力锚索使用性能测试结构包括固定在锚索外壁上的安装板，固定在安装板外壁上的应变片，以及设置在应变片外侧用于保护应变片的应变片保护装置。本发明专利技术的测试结构易于实施，效果良好，可靠性强，造价低，适用范围广，同时测试方法简单方便、数据获取快、准确性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种边坡预应力锚索使用性能测试结构及测试方法，属于边坡防护结构测试领域。
技术介绍
锚索是加固边坡的一项重要措施，尤其是针对高陡边坡。通过对锚索施加一定的预应力，其便能对边坡实施主动防护，并可使边坡达到设计的稳定状态，且锚索上施加的预应力越大则边坡稳定性越高，因此，预应力锚索在边坡工程中被广泛应用。然而，预应力锚索的使用状态决定了其对边坡的加固效果，即预应力锚索处于良好的使用性能状态是确保边坡被主动保护的关键。锚索的工作使用性能主要表现为如下两个方面：（1）锚索预应力的损失大小和（2）锚索的腐蚀程度。对于前者，锚索通过张拉而获得的预应力，但由锚索自身在长期预应力作用下会出现应力松弛，且锚索预应力影响范围内的岩土体在外加应力作用下其形变不会瞬时完成而会出现形变随时间增加而增长的蠕变现象，故锚索的预应力大小是时间的减函数，即锚索的预应力会随着锚索的使用年限增加而发生越大的损失，而锚索的预应力损失越大则边坡的稳定性降低得越多。对于后者，引起锚索发生腐蚀的因素主要在于锚索周围岩土体和地下水中含有腐蚀性离子，当锚索的外围防腐结构及混凝土出现裂缝时，腐蚀性离子会不断侵入，造成锚索不同程度的腐蚀，使得锚索的有效横断面面积减小，从而导致锚索的极限承载能力降低。然而，锚索的预应力损失与腐蚀可能会同时发生，以使之对锚索的使用性能产生关联影响，即一方面预应力损失引起锚索预应力减小，另一方面锚索腐蚀引起其极限承载力降低。当锚索预应力较其极限承载力减小程度要小时，则可能出现锚索上的预应力大于其极限承载力，从而导致锚索内部被拉断，进而引起锚索的预应力全部损失，此时，边坡便失去被预应力锚索主动防护的可能。相比其他大型钢筋混泥土施工工艺，预应力锚索在施工工艺方面具有如下特点：（1）放置锚索的成型钻孔（即锚孔）尺寸不大；（2）锚索成束布置。这些特点使得埋入锚索中的测试元件和结构要尽量小，且能够紧贴于锚索上，并保证测量得的数据可靠。为了获取锚索预应力损失大小方面，可采取如下几种方法：（1）理论分析，建立预应力锚索与周围岩土体的应力和形变模型，并由室内试验获取形变参数，进而确定锚索不同时间点的预应力损失大小；（2）预埋锚索计，在锚索端头锚固位置处埋设锚索计，由初始时间点和其他不同时间点对锚索的张拉力进行检测，从而获取不同时间点上锚索的预应力损失大小；（3）应力波无损检测，利用应力波在锚索传播过程中其平均波速或振动频率与锚索预应力大小的相关关联关系，建立锚索预应力与应力波的平均波速或振动频率的数学模型，进而通过采用应力波无损法对锚索的预应力进行检测，并得出锚索预应力的损失大小情况。对于这些方法，理论分析较难以考虑实际工程中的复杂因素，且所得结果不能完全正确反映锚索预应力的损失大小，而预埋锚索计可获得锚索端头的预应力变化，但其不适用于获取锚索不同部位的预应力损失大小，另外，应力波无损检测需在大量实验数据的基础上来获得锚索预应力与应力波波速或振动频率的相关关系，且实际的工程情况要较实验情况复杂，同时，对于长锚索，应力波在其传播中能量衰减较大而不能获得有效数据。为了获取锚索腐蚀程度大小方面，可采取如下几种方法：（1）室内试验，通过对室内锚索加速腐蚀试验进行分析，获得多因素影响下的锚索腐蚀程度预估模型，然后，根据现场因素水平预测锚索的腐蚀程度大小；（2）导线测量，利用锚索腐蚀而引起锚索电阻率发生变化的原理，在被测锚索端头采用导线接入电阻测试仪，电阻测试仪的另一导线通过电极接地或与另一锚索端头连接，由电阻测试仪获得前后两次电阻变化即可得出锚索的腐蚀程度大小。对于这些方法，室内试验较为理想，过于考虑锚索在暴露情况下的腐蚀，由于锚索施工时会采取防腐措施，故其不能反映实际工程情况，而现有的导线测量方法，可对单个锚索的腐蚀程度和位置进行定性或半定量分析，但其将锚索周围岩土体纳入电阻测量范围，使得周围岩土体自身大电阻会引起测试结果出现较大误差，且也避免不了锚索周围岩土自身情况变化影响测试结果的正确性。在这种情况下，迫切需求一种易于做到且检测效果良好的大型高陡边坡预应力锚索使用性能测试结构及测试方法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种边坡预应力锚索使用性能测试结构及测试方法，该测试结构易于实施，效果良好，可靠性强，造价低，适用范围广，同时测试方法简单方便、数据获取快、准确性高。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种边坡预应力锚索使用性能测试结构，其结构特点是，包括固定在锚索外壁上的安装板，固定在安装板外壁上的应变片，以及设置在应变片外侧用于保护应变片的应变片保护装置；优选所述应变片粘接在所述安装板的外壁面上。由此，通过应变片可以第一时间检测锚索的预应力，从而为工程提供依据。根据本专利技术的实施例，还可以对本专利技术作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：为了保证固定效果，所述安装板通过锁紧元件锁固在锚索外壁上，所述应变片保护装置通过锁紧元件将应变片保护装置、应变片和锚索锁固在一起。优选地，所述应变片为两块弧面状的应变片，所述安装板和应变片保护装置均为弧面元件。为了对应变片形成缓冲保护作用，同时保证应变片与外界绝缘，所述安装板与应变片保护装置之间设有位于应变片外侧的弹性绝缘层。为了应对尺寸偏差，所述应变片保护装置包括两块弧面状的护板，两块护板的端部之间形成间隙；所述安装板有两块，两块安装板的端部之间形成间隙。所述护板沿着锚索长度方向的长度小于所述安装板沿着锚索长度方向的长度，且护板沿着锚索长度方向的长度大于应变片沿着锚索长度方向的长度。从而使得护板便于适应安装尺寸偏差，并可使应变片处于其完全保护范围。进一步地，本专利技术还包括装在锚索上的锚索腐蚀检测装置；优选锚索腐蚀检测装置包括紧贴在锚索的本体外壁面上的两个金属片，设置在两个金属片外用于保护金属片的金属片保护装置；两个金属片间隔设置；优选所述金属片为铜片。所述金属片保护装置为两块弧形的套板，两块弧形的套板相对设置；两块套板的端部之间形成间隙。为了对金属片形成缓冲保护作用，同时保证金属片与外界绝缘，从而保证检测精度，所述锚索的本体外壁面与金属片保护装置之间设有位于金属片外侧的弹性绝缘层。藉由上述结构，所述的大型高陡边坡预应力锚索使用性能测试结构是由应变片、应变片埋设装置和应变保护装置以及金属片和金属片保护装置组成。在锚索预应力损失预定测试位置处，由紧锁部件将应变片埋设装置与锚索锁紧，应变片紧贴于应变片埋设装置的安装板上，应变片保护装置固定于应变片外围，并对应变片进行保护。同时，在指定采集锚索腐蚀程度段的两端，打磨并去除锚索外层保护膜，紧贴金属片于打磨后的锚索外侧，安设金属片保护装置对金属片进行保护。其中，应变片与应变片保护装置及金属片与金属片保护装置之间缠绕塑料带，以对应变片和金属片起到缓冲保护作用并使应变片和金属片与外部结构绝缘。该结构可确保测试元件有效工作，并能根据需要获得不同部位锚索的预应力损失大小及指定锚索段的腐蚀程度变化，且可对单束锚索和多束锚索的使用性能均能进行检测。基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种利用边坡预应力锚索使用性能测试结构的测试锚索预应力及腐蚀程度的方法，所述边坡预应力锚索使用性能测试结构包括锚索预应力检测装置及锚索腐蚀检测装置；所述锚索预应力检测装置包括固定在锚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，包括固定在锚索（1）外壁上的安装板（4），固定在安装板（4）外壁上的应变片（2），以及设置在应变片（2）外侧用于保护应变片（2）的应变片保护装置；优选所述应变片（2）粘接在所述安装板（4）的外壁面上。

【技术特征摘要】
1.一种边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，包括固定在锚索（1）外壁上的安装板（4），固定在安装板（4）外壁上的应变片（2），以及设置在应变片（2）外侧用于保护应变片（2）的应变片保护装置；优选所述应变片（2）粘接在所述安装板（4）的外壁面上。2.根据权利要求1所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述安装板（4）通过锁紧元件（3）锁固在锚索（1）外壁上，所述应变片保护装置通过锁紧元件（5）将应变片保护装置、应变片（2）和锚索（1）锁固在一起。3.根据权利要求1所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述应变片（2）为两块弧面状的应变片，所述安装板（4）和应变片保护装置均为弧面元件。4.根据权利要求1所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述安装板（4）与应变片保护装置之间设有位于应变片（2）外侧的弹性绝缘层。5.根据权利要求1-4之一所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述应变片保护装置包括两块弧面状的护板（6），两块护板（6）的端部之间形成间隙；所述安装板（4）有两块，两块安装板（4）的端部之间形成间隙。6.根据权利要求5所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述护板（6）沿着锚索（1）长度方向的长度小于所述安装板（4）沿着锚索（1）长度方向的长度，且护板（6）沿着锚索（1）长度方向的长度大于应变片（2）沿着锚索（1）长度方向的长度。7.根据权利要求1-4之一所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，还包括装在锚索（1）上的锚索腐蚀检测装置；优选锚索腐蚀检测装置包括紧贴在锚索（1）的本体外壁面上的两个金属片（8），设置在两个金属片（8）外用于保护金属片的金属片保护装置；两个金属片（8）间隔设置；优选所述金属片（8）为铜片。8.根据权利要求7所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述金属片保护装置为两块弧形的套板（10），两块弧形的套板（10）相对设置；两块套板（10）的端部之间形成间隙。9.根据权利要求7所述的边坡预应力锚索使用性能测试结构，其特征在于，所述锚索（1）的本体外壁面与金属片保护装置之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓东平，李亮，邹金锋，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43