一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法技术

本发明专利技术涉及一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法，属于岩土工程相关技术领域。主要步骤包括A、在预应力锚杆上安装电阻片与导线；B、确定锚杆锚固预应力Pi与电阻值Ri变化律曲线；C、确定锚杆锚固力降低值ΔPi与电阻变化值ΔRi变化关系曲线；D、根据步骤C所得曲线确定ΔPt以及ΔPt‑t松弛曲线；E、确定任一时间t对应的锚固力松弛率λt与平均松弛率参数F、确定预应力锚杆锚固力损失率ηt。本发明专利技术所提供的方法，基本可以测定自锚杆锚固后任一时间t时所对应的锚固力松弛率，进而为工程进展提供准确的依据，降低灾害发生的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩土工程相关
，具体的说，是涉及一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法。
技术介绍
边坡支护是现代许多大型工程中的重要稳定性有效加固措施与方法，而锚杆作为边坡的一种重要加固支护方式，具有成本低，支护效果好，操作简便的特点。但是，由于其所处工程环境的复杂性及锚固材料与围岩强度以及施工工艺等局限，锚杆的锚固力常常会随着时间的推移发生一定的损失与降低，致使锚固力一定时间后达不到设计要求，而使加固工程失效，由此不仅带来巨大经济损失，还存在着严重的安全隐患，严重危害人身与建筑工程安全。因此，根据锚杆锚固力松弛损失机理与规律及时确定其锚固力松弛损失率与松弛评价参数，对工程加固质量耐久性与稳定性的科学评价具有重要工程意义与实用价值。锚杆的锚固力损失与多方面因素有关：锚杆工作环境变化、围岩强度、锚杆材料性质、水对围岩强度与锚杆材料性质的影响、固定螺母松弛、锚杆腐蚀等。在这些锚杆锚固力损失因素中，有些是可以通过技术手段避免的，而有些锚固力损失因素由于科技、施工成本的原因，不能较好的提前进行规避。所以迫切需要建立和确定一种锚杆锚固力随时间松弛损失的测定方法，对锚杆的锚固力松弛损失率进行检测，从而为锚杆的加固施工工程与控制提供技术参数与依据。目前锚杆锚固力松弛损失率的确定方法应用最广泛的是锚杆测力计监测法。该方法主要是采用锚杆测力计来实时监测锚杆的工作状况，通过测出各支传感器的读数，并分别计算各支传感器的受力，再将各支传感器进行算数平均，计算出锚杆测力计的综合受力，从而直观地反映出当前锚固力的变化情况，进而根据锚固力的变化情况确定其锚固力损失率。然而传统的锚杆测力计安装时，选择的安装位置是在锚杆的端部，因此无法测得锚杆杆体其余部位在受力时的应力分布情况；此外传统的锚杆测力计不仅安装比较复杂，成本也比较高，在安装时，锚杆测力计必须与锚杆连接紧密，并且锚杆从锚杆测力计中心穿过，测力计处于钢垫座和工作锚之间，这样才可用于测量锚杆锚固力；而且由于其布置位置和设备的局限性，对于锚杆锚固力变化很缓慢的情况其测量精度受到很大的影响。同时在锚杆的张拉过程中由于各种条件的影响，不可避免的会产生偏心现象，即作用在锚垫板上的荷载不是均匀分布的，通常锚固力的计算公式中没有考虑偏心受力问题，因此该方法测量锚固力损失率就会造成测量误差。此外，在监测运行过程中，若锚杆测力计的多只传感器中有一只或多只损坏后，就无法计算其锚固力变化及锚固力损失率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法。为了达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法，包括如下步骤：A、在预应力锚杆上安装电阻片与导线；B、确定锚杆锚固预应力Pi与电阻值Ri律定曲线；C、确定锚杆锚固力降低值ΔPi与电阻变化值ΔRi变化关系曲线；D、根据步骤C所得曲线确定ΔPt以及ΔPt-t松弛曲线；其中，t为时间；E、确定任一时间t对应的锚固力松弛率λt与平均松弛率参数；F、确定预应力锚杆锚固力损失率ηt。上述的方法中，优选的是，步骤A中：所述电阻片为箔式电阻应变片；箔式电阻应变片粘接于测试锚杆自由段中部，箔式电阻应变片的测试端引至锚杆锚头处，且箔式电阻应变片与导线连接，最后将锚固段置于岩体中并进行注浆。上述的方法中，优选的是，步骤B中：先确定锚杆每级预应力拉力值Pi(i＝1，2.....n)；然后分级施加预应力拉力Pi并分别测定对应的电阻值Ri与锚杆轴向应变值εi；直至加载至锚杆的极限预应力锚固值1.5P0，确定出Pi-Ri变化率曲线。上述的方法中，优选的是，步骤C中：以Pn为起点，选择和确定轴向锚固力降低变化增量值ΔP，进而确定锚杆的轴向锚固力降低值P1、P2，……，Pn；则对应的锚杆轴向锚固力降低变化值为ΔPi＝Pn-Pi，锚杆的轴向电阻变化值为ΔRi＝Rn-Ri；确定出锚杆锚固力降低值ΔPi与电阻变化值ΔRi变化关系曲线。上述的方法中，优选的是，步骤D中：待预应力锚杆加载至锚固力设计值并固定后，确定预应力锚杆锚固力蠕变松弛监测时间间隔Δt，随后以Δt为间隔测定电阻值Rt，以电阻值Rt与电阻极限值Rn确定出轴向电阻变化值ΔRt；令ΔRt对应的锚固力松弛值ΔPt与步骤C中ΔPi-ΔRi降低变化关系曲线中相等电阻降低变化值ΔRi对应的锚固力降低变化值ΔPi相等，确定出ΔPt以及ΔPt-t松弛曲线。上述的方法中，优选的是，步骤E中，锚固力松弛率λt的计算方法为：公式(1)：Δt为相邻两时刻时间差。上述的方法中，优选的是，步骤E中，平均松弛率参数的计算方法为：其中，ΔPn为锚杆在tn时刻锚固力损失趋于稳定值时对应的锚固力损失值。上述的方法中，优选的是，步骤F中，依据锚杆不同t时刻的锚固力松弛损失值ΔPt及锚固力极限值Pn，得出任一时刻预应力锚杆锚固力损失率ηt为：本专利技术的基本原理为:一、电阻应变片的构造及工作原理：金属丝的电阻值随机械变形而发生变化的现象称为应变一电效应。电阻式敏感元件称作电阻应变片。电阻应变片分丝式电阻片和箔式电阻片两大类。丝绕式应变片是用直径为0.003～0.01mm的合金丝绕成栅状而制；箔式应变片则是用0.003～0.01mm厚的箔材经化学腐蚀成栅状。主体敏感栅是一个电阻，在感受被测物体的应变时，其电阻也同时发生变化。实验表明被测物体测量部位的应变片与电阻变化率ΔR/R成正比关系。即：公式(4)中：Ks称为金属丝的电阻应变灵敏系数公式(4)也可由物理学基本公式导出：电阻值R与电阻丝长度L及截面积A之间的关系为：ρ为金属丝的电阻率，上式等号两边取对数再微分得：根据金属物理和材料力学理论得知ΔA/A，Δρ/ρ也与ΔL/L成线性关系，由此得到：公式(7)中：μ——金属丝材料的泊桑系数。m——常数与材料的种类有关。公式(7)说明粘贴在构件上的电阻片，其电阻变化率ΔR/R与其感受的应变值ΔL/L成正比，比例系数为Ks。由于电阻片的敏感栅并不是一根直丝，所以比例系数一般在标准应变梁上由抽样标定测得，标定梁为纯弯梁或等强度钢梁。对电阻片来说，公式(7)可表达为：根据材料力学基本原理，锚杆材料应力与应变关系以及应力与锚杆抗拔拉力之间关系可由公式(9)和公式(10)确定出：将公式(9)和公式(10)代入公式(7)可得其中：A为锚杆截面积；E为锚杆的弹性模量。公式(11)表明锚杆应变片电阻变化值和锚杆锚固力之间具有线性关系。本专利技术的有益效果是：提供了精确测定任一时刻锚杆自加固后锚固力松弛率，为工程进展提供精确的依据，进而降低潜在的安全隐患，保障工程顺利进行。附图说明：图1为本专利技术的主要步骤流程图；图2为本专利技术中Pi-Ri变化曲线图；图3为本专利技术中ΔPi-ΔRi变化曲线图；图4为本专利技术中ΔPt-t变化曲线图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术进行详细说明。实施例：一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法，以某岩体边坡上的锚杆为检测对象，详细步骤包括：步骤A：电阻应变片式预应力锚杆的制作与安装。根据“电阻应变片”测试规程(GB/T13992-1992)，将箔式电阻应变片(阻值为1000Ω)贴在测试锚杆自由段中部，并将应变片测试端引至锚杆锚头处，其应变片粘贴操作过程与安装如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在预应力锚杆上安装电阻片与导线；B、确定锚杆锚固预应力Pi与电阻值Ri律定曲线；C、确定锚杆锚固力降低值ΔPi与电阻变化值ΔRi变化关系曲线；D、根据步骤C所得曲线确定ΔPt以及ΔPt‑t松弛曲线；其中，t为时间；E、确定任一时间t对应的锚固力松弛率λt与平均松弛率参数F、确定预应力锚杆锚固力损失率ηt。

【技术特征摘要】
1.一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在预应力锚杆上安装电阻片与导线；B、确定锚杆锚固预应力Pi与电阻值Ri律定曲线；C、确定锚杆锚固力降低值ΔPi与电阻变化值ΔRi变化关系曲线；D、根据步骤C所得曲线确定ΔPt以及ΔPt-t松弛曲线；其中，t为时间；E、确定任一时间t对应的锚固力松弛率λt与平均松弛率参数F、确定预应力锚杆锚固力损失率ηt。2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤A中：所述电阻片为箔式电阻应变片；箔式电阻应变片粘接于测试锚杆自由段中部，箔式电阻应变片的测试端引至锚杆锚头处，且箔式电阻应变片与导线连接，最后将锚固段置于岩体中并进行注浆。3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤B中：先确定锚杆每级预应力拉力值Pi(i＝1，2.....n)；然后分级施加预应力拉力Pi并分别测定对应的电阻值Ri与锚杆轴向应变值εi；直至加载至锚杆的极限预应力锚固值1.5P0，确定出Pi-Ri变化率曲线。4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤C中：以Pn为起点，选择和确定轴向锚固力降低变化增量值ΔP，进而确定锚杆的轴向锚固力降低值P1、P2，……，Pn；则对应的锚杆轴向锚固力降低变化值为ΔPi＝Pn-Pi，锚杆的轴向电阻变化值为ΔRi＝Rn-Ri；确定出锚杆锚固...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺可强，张冰，姜登坤，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37