一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置及测试方法。本发明专利技术安装方便、易于操作，能快速对埋设光纤光栅测力锁脚锚管的测试性能进行验证，可用于多种管式、杆式等相似测力装置测试性能的检测。本发明专利技术采用的技术方案包括：埋设光纤光栅的测力锁脚锚管、粘贴电阻应变片的测力锁脚锚管以及对比时用的加载圆环和支撑架。通过将两种测力锁脚锚管分别方置于支撑架之上，进行逐级加载测试，并对测力锁脚锚管管身各测试的测量结果与理论值进行对比，来分析评判两种测力锁脚锚管的测试性能。

Device and method for testing performance of tunnel anchor pin by measuring force

The invention relates to a device and a testing method for testing the performance of the anchor pipe of the contrast stress measuring lock. The invention has the advantages of convenient installation and easy operation, and can be used for testing the testing performance of the embedded fiber Bragg grating force measuring lock pin anchor pipe, and can be used for testing the testing performance of a plurality of tubular, rod and other similar force measuring devices. The technical proposal adopted by the invention comprises: a force measuring lock pin anchor pipe embedded with an optical fiber grating, a force measuring lock pin anchor pipe sticking a resistance strain sheet, a loading ring and a support frame used in comparison. The two force locking anchor pipe are respectively arranged on the supporting frame on the side, step by step loading test, and the measurement results of force locking anchor pipe body of each test were compared with the theoretical value, to analyze the two evaluation force locking anchor pipe test performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置及测试方法。
技术介绍
进入21世纪以来，我国社会经济和科学技术水平的不断进步，随着“一带一路”和“海上丝绸之路”两大经济带战略的提出，桥梁、隧道、大坝、公路等重大交通工程的建设取得了迅猛的发展。就隧道建设而言，不仅其数量和规模有所扩大，其开挖断面也在不断增大，遇到的难题也越来越多。对于复杂地质条件下的隧道建设，其面临的问题不断增多。如在软弱围岩隧道开挖过程中，由于围岩自稳能力差，若隧道支护方法选取不当，往往会引起隧道结构变形失稳甚至塌方，因此合理的支护结构体系是隧道建设和运营安全的重要保障。锁脚锚管作为软弱围岩隧道建设中的一种支护手段，由于其结构简单、易于操作、经济实用，在控制隧道初期支护下沉变形和结构稳定性方面起到了至关重要的作用，因此锁脚锚管被广泛应用于软弱围岩隧道工程建设中。但有关锁脚锚管受力特性和作用机理的研究还比较少，大多数还是通过工程经验类比和数值模拟的方法进行分析，这样做必然会对隧道建设埋下一定的安全隐患，造成国家资源的浪费，因此对锁脚锚管力学特性和受力机理的研究势在必行。现有的锁脚锚管受力特性的监测手段，比如粘贴电阻应变片的测力锁脚锚管，当其应用于施工现场进行长期监测时存在着诸多缺点，具体表现为：在潮湿多变的施工环境中测试数据难以保持长期稳定，易受电磁干扰，测试数据不连贯，误差大，难以实现长期监测。然而将光纤光栅传感技术应用于隧道锁脚锚管受力特性测试之前，很难去判断其测试试验的可行性以及测试数据的准确性，可见寻求一种对比方法来对其进行验证的重要性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置及其测试方法，其利用本装置及其测试方法有效地验证了埋设光纤光栅测力锁脚锚管在测试过程中更加稳定，且测试数据更加准确和可靠，为埋设光纤光栅测力锁脚锚管应用于施工现场测量提供了很好的依据。为解决现有技术存在的问题，本专利技术的技术方案为：一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置，其特征在于：包括测力锁脚锚管，所述的测力锁脚锚管的两端分别放置于支撑架之上，所述的测力锁脚锚管的管身上套设有加载圆环，加载圆环的正下方悬挂砝码。所述的支撑架底部采用两根矩形钢管垂直焊接成“T”型，其上方垂直焊接有圆柱形钢管一，圆柱形钢管一的顶部垂直焊接圆柱形钢管二，圆柱形钢管二上方垂直焊接两根圆柱形钢棒，两根圆柱形钢棒之间的距离与测力锁脚锚管的外径相同。所述的加载圆环的顶端设置有孔，孔内设置有螺栓，加载圆环的底端外侧连接有螺母。所述的测力锁脚锚管包括两种，分别为埋设光纤光栅的测力锁脚锚管和粘贴电阻应变片的测力锁脚锚管。所述的一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的测试方法为：将一副支撑架摆放在水平地面上，并使其轴线处于同一水平线上；然后将两种测力锁脚锚管先后放置在支撑架的圆柱形钢棒之间，并使其与圆柱形钢管二相互垂直，将加载圆环套于测力锁脚锚管管身，并滑动至预定加载位置后，拧紧加载圆环顶部的螺栓；最后分别对两种测力锁脚锚管进行逐级加载，每级加载100N，每次加载后停留至数据稳定后进行下一级加载，最后将两种方法对管身各测点的测试结果与理论值进行误差对比来分析评判两种测力锁脚锚管测试性能。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：1、本专利技术基于两端铰支简支梁受集中荷载作用时的受力特点，有针对性的提出了一种对比测力锁脚锚管测试性能的方法。2、本专利技术安装方法简单、易于操作、经济实用，可被广泛应用于对比布设光纤光栅的管式或杆式等相似结构的测试性能。3、本专利技术通过将测力锁脚锚管两端铰支，并在其管身一点处施加集中荷载，来模拟简支梁受集中荷载作用时的受力情况。该方法能快速、有效地检验埋设光纤光栅锁脚锚管测力装置应用到实际工程中的可行性，以及测试结果的准确性。4、本专利技术的测试结果为之后光纤光栅锁脚锚管测力装置应用于实际工程提供很好的理论依据和支撑。附图说明图1本专利技术装置的结构示意图；图2本专利技术支撑架结构示意图；图3本专利技术加载圆环的结构示意图；图4本专利技术埋设光纤光栅锁脚锚管测力装置示意图；图5本专利技术埋设光纤光栅锁脚锚管测力装置断面图；图6本专利技术粘贴电阻应变片锁脚锚管测力装置示意图；图7本专利技术实施例测力锁脚锚管各测试断面布置图；；图8本专利技术带补偿1/4桥路连接电阻应变测试仪示意图；图9本专利技术对比试验中测力锁脚锚管受集中荷载作用时的受力示意图；图10本专利技术对比试验中测力锁脚锚管受力弯矩图；图11本专利技术实施例粘贴电阻应变片的锁脚锚管加载测试图；图12本专利技术实施例埋设光纤光栅的锁脚锚管加载测试图；图13本专利技术实施例测力锁脚锚管与支撑架连接图；图14本专利技术实施例光纤光栅温度传感器布置图；图15本专利技术实施例对比装置圆环加载图；图16本专利技术距锁脚锚管端口60cm位置处加载时管身上方各测点应变图；图17本专利技术距锁脚锚管端口60cm位置处加载时管身下方各测点应变图；图18本专利技术距锁脚锚管端口60cm位置处加载时管身左方各测点应变图；图19本专利技术距锁脚锚管端口60cm位置处加载时管身右方各测点应变图；图20本专利技术距锁脚锚管端口125cm位置处加载时管身上方各测点应变图；图21本专利技术距锁脚锚管端口125cm位置处加载时管身下方各测点应变图；图22本专利技术距锁脚锚管端口125cm位置处加载时管身左方各测点应变图；图23本专利技术距锁脚锚管端口125cm位置处加载时管身右方各测点应变图；图24本专利技术距锁脚锚管端口190cm位置处加载时管身上方各测点应变图；图25本专利技术距锁脚锚管端口190cm位置处加载时管身下方各测点应变图；图26本专利技术距锁脚锚管端口190cm位置处加载时管身左方各测点应变图；图27本专利技术距锁脚锚管端口190cm位置处加载时管身右方各测点应变图；附图标记说明：1—锁脚锚管本体，2—圆孔一，3—长槽，4—圆孔二，5—光缆，6—裸光纤，7—光纤光栅解调仪，8—电阻应变片，9—导线，10—电阻应变测试仪，11—支撑架，12—加载圆环，13—砝码，14—螺母，15—螺栓，16—矩形钢管，17—圆柱形钢管一，18—圆柱形钢管二，19—圆柱形钢棒，20—测力锁脚锚管。具体实施方式下面通过实施例结合附图对本设计做详细描述：参见图1—图3：一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置，其特征在于：包括测力锁脚锚管20，所述的测力锁脚锚管20的两端分别放置于支撑架11之上，所述的测力锁脚锚管20的管身上套设有加载圆环12，加载圆环12的正下方通过连线悬挂砝码13。参见图2：所述的支撑架11底部采用两根矩形钢管16垂直焊接成“T”型，其上方垂直焊接有圆柱形钢管一17，圆柱形钢管一17的顶部垂直焊接圆柱形钢管二18，圆柱形钢管二18上方垂直焊接两根圆柱形钢棒19，两根短圆形钢棒19之间的距离与测力锁脚锚管20的外径相同。参见图3：所述的加载圆环12的顶端设置有孔，孔内设置有螺栓15，加载圆环12的底端外侧连接有螺母14。所述的测力锁脚锚管20包括两种，分别为埋设光纤光栅的测力锁脚锚管和粘贴电阻应变片的测力锁脚锚管。参见图4—图5：埋设光纤光栅的测力锁脚锚管的结构包括锁脚锚管本体1，所述的锁脚锚管1的一端设置有锥头，所述的锁脚锚管1的管身上沿管长度方向设置有相对称的4个长槽3，4个长槽3的轴线相平行，每个长槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置，其特征在于：包括测力锁脚锚管（20），所述的测力锁脚锚管（20）的两端分别放置于支撑架（11）之上，所述的测力锁脚锚管（20）的管身上套设有加载圆环（12），加载圆环（12）的正下方悬挂砝码（13）。

【技术特征摘要】
1.一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置，其特征在于：包括测力锁脚锚管（20），所述的测力锁脚锚管（20）的两端分别放置于支撑架（11）之上，所述的测力锁脚锚管（20）的管身上套设有加载圆环（12），加载圆环（12）的正下方悬挂砝码（13）。2.根据权利要求1所述的一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置，其特征在于：所述的支撑架（11）底部采用两根矩形钢管（16）垂直焊接成“T”型，其上方垂直焊接有圆柱形钢管一（17），圆柱形钢管一（17）的顶部垂直焊接圆柱形钢管二（18），圆柱形钢管二（18）上方垂直焊接两根圆柱形钢棒（19），两根圆柱形钢棒（19）之间的距离与测力锁脚锚管（20）的外径相同。3.根据权利要求1或2所述的一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置，其特征在于：所述的加载圆环（12）的顶端设置有孔，孔内设置有螺栓（15），加载圆环（12...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建勋，罗彦斌，李栋，刁鹏升，翟宇辉，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61