一种控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置与试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及工程试验设备技术领域，具体涉及一种控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置与试验方法，本发明专利技术的控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置包括用于传递拉力的拉力传感器，所述拉力传感器布置于固定框架内，该固定框架设置有与支挡结构连接的安装结构，该安装结构与支挡结构相适配，拉力传感器一端设有用于固定锚索的结构，另一端连接有用于提供动力的传力机构，所述拉力传感器连接有显示拉力大小的读数显示器，该试验装置通过对锚索施加拉力，使锚索受到的拉力能得到有效控制，同时实时监测到锚索拉力的变化情况和变化规律，从而解决了现有技术中难以监测锚索拉力的变化情况的问题，为锚索桩板墙的结构稳定性提供指导和依据。

Model test device and test method for controlling pulling force of monitoring and monitoring anchor rope

The present invention relates to the technical field of engineering test equipment, in particular relates to a control device and applied model test of cable tension monitoring and test method, the control of the invention applied model test device for cable tension monitoring and tension sensor transfer tension, the tension sensor is arranged on the fixed frame and the fixed frame is provided with a retaining structure installation connection, the installation structure and retaining structure is matched, the tension sensor is arranged at one end for fixed structure of the cable, the other end is connected with a power transmission mechanism for providing power, the tension sensor is connected with a display reading display force, the test device by applying tension to the anchor, the cable tension can be effectively controlled, and the real-time monitoring of cable tension changes and variation, and To solve the difficulty in monitoring changes in cable tension the problem in the prior art, to provide guidance and basis for the structural stability of anchored sheet pile wall.

【技术实现步骤摘要】
一种控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置与试验方法
本专利技术涉及工程试验设备
，特别涉及一种控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置与试验方法。
技术介绍
在工程建设过程中，当铁路或公路以深路堑方式通过山丘地段时，由于两侧的岩层间夹有软弱夹层，这种岩层极易发生滑坡或坍陷现象，为了避免发生滑坡或塌陷，通常会采用锚索桩板墙对岩层进行加固，保证路堑边坡的稳定。在堆砌的填土施工区域也同样会采用锚索桩墙板对填土进行固定，锚索桩板墙的在工程建设中，锚索加桩板墙的支护结构使非常常见的，常用于深基坑工程以及边坡支护等工程中，在选用此种支护结构前，对其支护性能等各方面的特性进行试验研究是非常必要的。目前，针对此种支护结构的室内试验研究比较缺乏，特别是针对锚索拉力变化情况的研究更少。在实验室对这种支护结构研究时，需要模拟出这种支护结构的实际工况，可以通过用PVC材料模拟桩板墙、用钢绞线模拟锚索以及用砂来模拟后填土的方法来模拟类似于边坡的桩板墙加锚索的支护结构，其结构如图1所示，锚索1穿过填土区域2，锚索1的外端锚固于桩板墙3上，另一端锚固在填土中，锚索1的锚固力直接影响着填土的应力状态和滑动稳定条件。使用锚索桩板墙对填土进行支护后，桩板墙在对填土进行支护时对填土形成阻挡力，同时，填土会对桩板墙产生与向基坑内的主动土压力，使桩板墙发生变形和移动，桩板墙带动锚索，使锚索受到向外的拉力。为了有效观测锚索拉力的变化情况，以及监测锚索在拉力变化时，桩板墙发生变形位移的情况，需要使用精密的试验装置在试验室对这一过程进行测量、分析和研究，现有的试验装置由于难以监测锚索拉力的变化情况。其主要原因在于：锚索固定于填土中，对锚索受到的拉力大小及变化情况无法监测，同时桩板墙受到填土的主动土压力后使锚索受拉，是一个长期的过程，无法在短时间内使锚索受拉并测量其受力情况。监测锚索受到的拉力变化情况及变化规律，能有效判断桩板墙结构的应力应变状态，而锚索受到拉力的变化情况，直接影响到锚索桩板墙支护结构的可靠性。而如何通过模拟的支护结构来研究桩板墙加锚索的支护结构在工程使用时，锚索拉力变化的特点，成为研究的重点和难点。亟待设计出一种试验装置来测得锚索的受力状框，从而为锚索桩板墙的结构稳定性提供指导和依据。此外，除了桩板墙，所有采取类似桩板墙的支挡结构对填土或土坡进行固定，并且在内部锚固有锚索、钢筋等受力拉筋时，都存在支挡结构变形发生位移的情况，同样需要监测拉筋的受力变化情况，之前利用试验装置进行研究也非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：现有技术中使用锚索桩板墙结构对填土或土坡进行支护时，需要事先对支护结构的支护性能进行研究和试验，保证锚索桩板墙结构具有可靠性，而现有的试验装置无法实时监测到锚索拉力的变化情况，提供一种控制施加和监测锚索拉力的模型试验装置与试验方法，该模型试验装置通过对锚索施加预应力，使锚索受到的拉力能得到有效控制，同时实时监测到锚索拉力的变化情况，从而解决了现有技术中在短时间内难以监测锚索拉力变化情况的问题，得到锚索桩板墙中锚索拉力的变化规律，为锚索桩板墙的结构稳定性提供指导和依据。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种控制施加和监测锚索拉力的模型试验装置，包括用于传递拉力的拉力传感器，所述拉力传感器布置于固定框架内，该固定框架设置有与支挡结构连接的安装结构，该安装结构与支挡结构相适配，所述拉力传感器一端设有用于固定锚索的结构，另一端连接有用于提供动力的传力机构，所述拉力传感器连接有显示拉力大小的读数显示器。通过设置传力机构和拉力传感器，并将传力机构布置于固定框架内，拉力传感器一端与锚索连接，另一端与传力机构连接，通过传力机构向锚索施加拉力，传力机构施加拉力时，拉力经拉力传感器传递至锚索，从而达到给锚索施加拉力的目的，使锚索受到的拉力能得到有效控制，实时监测拉力的变化情况和规律。在拉力传感器上使用线束连接有显示拉力大小的读数显示器，通过读数显示器可以准确读数，从而能直观了解到锚索拉力的变化情况。该控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置完成了支护结构在投入工程使用前的试验，对锚索所受到的拉力变化情况得到充分的认识和论证，对支护性能等各方面的特性进行研究，保证该支护结构在使用时，具有较好的支护可靠性能，不会发生坍塌、损坏的危险，为锚索桩板墙的结构稳定性提供指导和依据。该模型试验装置不仅可以从读数显示器准确得到传力机构施加的拉力大小，实时监测到锚索拉力的受力变化，同时，将锚索固定于拉力传感器上，使模型试验装置作为锚具，对锚索进行锚固，从而起到锚固作用，通过该模型试验装置将锚索锚固于支挡结构上。固定框架用于支撑拉力传感器和传力机构，并将整个控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置安装固定于支挡结构上，从而完成整个试验过程。优选的，所述固定框架的安装结构为设置于固定框架端部的圆盘底座，所述圆盘底座固定于支挡结构上，所述该圆盘底座的中心开设有用于锚索通过的锚索孔。在固定框架的端部设置圆盘底座，用于固定整个试验装置，使试验装置通过圆盘底座固定于支挡结构上，在圆盘底座开设锚索孔，使锚索通过锚索孔与设置在固定框架内部的拉力传感器连接，将锚索孔设置于圆盘底座的中心位置，使设置于固定框架中的传力机构在对锚索施加拉力时，固定框架受力更平衡。优选的，所述锚索孔为锥形孔，靠近支挡结构一侧为大孔端，靠近拉力传感器一端为小孔端。在使用模型试验装置测量锚索受到的拉力变化情况时，圆盘底座与支挡结构处于相互接触状态，为了避免该试验装置与支挡结构之间发生偏移、滑动等问题，圆盘底座与支挡结构之间螺栓连接，将锚索孔设置为锥形孔的形式，且大孔端靠近支挡结构一侧，小孔端靠近拉力传感器一侧，保证锚索在穿过锚索孔时，锚索可以调整角度，避免锚索孔的棱角与锚索摩擦过大而影响锚索预应力的施加，保证传力机构施加的拉力顺利传递至锚索，减小拉力损失，准确得到锚索的拉力大小及变化情况。优选的，所述传力机构包括用于传递拉力的施力齿轮组，该施力齿轮组设置有第一齿轮，所述第一齿轮配合连接有传力滑块，该传力滑块与第一齿轮配合的表面设置有齿条，所述传力滑块一端与拉力传感器连接。传力机构包括施力齿轮组，该施力齿轮组设置有第一齿轮，第一齿轮对应固定于第一齿轮轴上，且第一齿轮安装于齿轮轴的中间位置，传力滑块与第一齿轮配合的表面设置有齿条，传力滑块通过齿条与第一齿轮啮合连接，传力滑块的一端与拉力传感器连接，施力齿轮组施加的作用力经传力滑块传递至拉力传感器，再传递至锚索，设置第一齿轮，向第一齿轮提供力矩，使第一齿轮带动传力滑块移动，并最终为锚索提供拉力。优选的，所述施力齿轮组还包括与第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮同时与第三齿轮啮合，所述第一齿轮与第二齿轮的半径比为2:1，所述第二齿轮与第三齿轮的半径比为2:1。对应设置第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿轮半径，使第一齿轮与第二齿轮的半径比为2:1，第二齿轮与第三齿轮的半径比为2:1，用于齿轮在进行传动时更加省力，手动提供动力时，便于操作和控制。优选的，所述第三齿轮固定于第三齿轮轴上，该第三齿轮轴还安装有用于提供动力的圆盘齿轮，所述圆盘齿轮上设置有转动刻度，所述圆盘齿轮与第一齿轮的半径比为1:1。所述第二齿轮固定于第二齿轮轴上，第三齿轮对应固定于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，包括用于传递拉力的拉力传感器，所述拉力传感器布置于固定框架内，该固定框架设置有与支挡结构连接的安装结构，该安装结构与支挡结构相适配，所述拉力传感器一端设有用于固定锚索的结构，另一端连接有用于提供动力的传力机构，所述拉力传感器连接有显示拉力大小的读数显示器。

【技术特征摘要】
1.一种控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，包括用于传递拉力的拉力传感器，所述拉力传感器布置于固定框架内，该固定框架设置有与支挡结构连接的安装结构，该安装结构与支挡结构相适配，所述拉力传感器一端设有用于固定锚索的结构，另一端连接有用于提供动力的传力机构，所述拉力传感器连接有显示拉力大小的读数显示器。2.根据权利要求1所述的控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，所述固定框架的安装结构为设置于固定框架端部的圆盘底座，所述圆盘底座固定于支挡结构上，所述圆盘底座的中心开设有用于锚索通过的锚索孔。3.根据权利要求2所述的控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，所述锚索孔为锥形孔，靠近支挡结构一侧为大孔端，靠近拉力传感器一端为小孔端。4.根据权利要求1-3之一所述的控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，所述传力机构包括用于传递拉力的施力齿轮组，该施力齿轮组设置有第一齿轮，所述第一齿轮配合连接有传力滑块，该传力滑块与第一齿轮配合的表面设置有齿条，所述传力滑块一端与拉力传感器连接。5.根据权利要求4所述的控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，所述施力齿轮组还包括与第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮同时与第三齿轮啮合，所述第一齿轮与第二齿轮的半径比为2:1，所述第二齿轮与第三齿轮的半径比为2:1。6.根据权利要求5所述的控制施加与监测锚索拉力的模型试验装置，其特征在于，所述第三齿轮固定于第三齿轮轴上，该第三齿轮轴还安装有用于提供动力的圆盘齿轮，所述圆盘齿轮上设置有转动刻度，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲宏略，刘磊，罗浩，刘颖，刘懿，李雪，李瑞峰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51