一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法技术

本发明专利技术属于地基基础工程试验技术领域，涉及一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法，通过测试纤维筋抗浮锚杆在长期恒定荷载下杆身应力变化和上拔量用于分析纤维筋抗浮锚杆在长期荷载作用下的蠕变效应和应力松弛现象，得到纤维筋抗浮锚杆的长期抗拔承载力，即采用杠杆加载系统对在岩土层中的纤维筋抗浮锚杆施加长期恒定荷载，在纤维筋抗浮锚杆中植入低温敏微型光纤光栅传感器串测试锚杆轴向应力变化，安装自动位移采集计测量锚杆杆体上拔量，其方法简单，施工安装便捷，安全可靠，装置完备不易损坏，测试精度高，操作灵活，成本低。

An indoor testing method for long-term uplift bearing capacity of fiber reinforced floating anchor

The invention belongs to the technical field of foundation engineering test, and relates to an indoor test method for long-term uplift bearing capacity of fiber reinforced floating anchor rod. The creep effect and stress of fiber reinforced floating anchor rod under long-term constant load are analyzed by testing the stress change and uplift of fiber reinforced floating anchor rod under long-term constant load. The long-term uplift bearing capacity of the fiber reinforced anti-floating anchor is obtained by the relaxation phenomenon, that is, the long-term constant load is applied to the fiber reinforced anti-floating anchor by the lever loading system, the low-temperature sensitive micro-fiber grating sensor string is implanted into the fiber reinforced anti-floating anchor to test the axial stress change of the anchor, and the automatic displacement acquisition meter is installed. The method for measuring the uplift of bolt body is simple, convenient in construction and installation, safe and reliable, complete and not easy to damage, high in testing accuracy, flexible in operation and low in cost.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法
：本专利技术属于地基基础工程试验
，涉及一种对岩体中纤维筋抗浮锚杆在长期恒定的荷载作用下的抗拔承载力及应力松弛特性的研究及其加载方法，特别是一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法。
技术介绍
：抗浮锚杆作为永久性构件，要求锚杆的服役寿命为几十年甚至上百年，现有技术中抗浮锚杆的设计侧重于锚杆的短期拉拔力和位移，很少关心抗浮锚杆的长效性能(长期抗拔承载力和长期变形)。目前，关于永久性锚杆的设计，往往是采用增大安全系数的方法，存在很大的盲目性，锚杆在长期恒荷载作用下会产生蠕变和松弛，导致锚固力损失。另外，在实际工程中的抗浮锚杆，都倾向于基本试验，长期荷载下的拉拔试验极为少见，而工程技术人员关心的是抗浮锚杆的长期抗拔承载力。由于钢材易腐蚀，抗浮锚杆又长期干湿交替的环境，特别是有杂散电流的环境中钢筋抗浮锚杆的耐久性受到质疑。纤维筋抗浮锚杆是一种由树脂和纤维材料复合而成的新型加固材料，与钢筋锚杆相比，它具有较好的力学性能、耐腐蚀性能、抗电磁干扰性能以及优良的抗疲劳特性。中国专利201720304289.5公开了一种锚杆受力特性研究用拉拔试验装置，包括锚杆制备系统和加载系统；锚杆制备系统包括系统框架、垫板、一个第一壳体和多个第二壳体，加载系统包括轴向力加载装置和法向力加载装置，本装置首次实现集锚杆制作与受力试验为一体，可以先制作锚杆再对锚杆进行施加轴向拉力，分析锚杆的受力情况，在锚杆拉拔试验的过程中，可以实现对锚杆砂浆体施加可控法向应力作用，近似模拟锚杆实际轴向受力情况，使得相关的锚杆轴向受力特性研究结果显得更加合理、适用，更好地服务于锚杆的设计及施工，但是该装置仅能模拟锚杆轴向和法向受力情况，不能测量锚杆的长期抗拔承载力并对其分析；201710052406.8公开了测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置及方法，本试验装置包括试验平台，试验平台上表面开设有两个相互垂直的支座轨道，每个支座轨道中均设置有滚动支座，滚动支座的上部中心设置有转动轴，转动轴的顶部设置有夹持装置，两个滚动支座之间夹持有锚杆，锚杆中间安装有锚杆应力计、两个应变计和两个千斤顶，锚杆应力计和应变计通过数据线与数据采集器连接；本方法包括如下步骤：(1)安装试验装置；(2)安装锚杆；(3)固定滚动支座；(4)安装数据采集器；(5)对锚杆进行试验；(6)数据处理，本专利技术的原理比较简单，且模拟锚杆受力的状态真实，但在实际试验中其测量数据精确度不高，而且成本高；201420358169.X公开了一种用于测试锚杆综合力学性能的试验台，该试验台包括设置在所述安装测试台上的推进与搅拌测试机构、安装预紧测试机构及设置在工作测试台上的弯曲载荷测试机构、轴向载荷测试机构、剪切载荷测试机构和冲击载荷测试机构；通过该试验台可实现在实验室内模拟锚杆安装与工作过程，并对锚杆施加扭转、拉伸、弯曲、剪切与冲击等单项或多项组合外力；采用相互独立的加载系统对锚杆施加相应载荷，可分别进行锚杆安装与工作过程中各种载荷的独立试验，也可以进行安装受力与围岩变形引起的拉伸、剪切与冲击等几种任意工作受力的组合加载试验，从而有效测试锚杆在各种不同外力组合作用下的综合力学性能，但是该试验台主要用于矿山支护，而且结构复杂，操作不便。由此，寻求一种合理、快速、有效的纤维筋抗浮锚杆的长期抗拔承载力测试装置，对于确定抗浮锚杆的长期变形特征和应力松弛特性具有十分重要的理论意义和工程应用价值。
技术实现思路
：本专利技术目的在于克服现有技术存在的缺点，在节约成本、保证测试质量、提高测试效率的前提下，利用杠杆原理设计提供一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法，通过测试纤维筋抗浮锚杆在长期恒定荷载下杆身应力变化和上拔量用于分析纤维筋抗浮锚杆在长期荷载作用下的蠕变效应和应力松弛现象，得到纤维筋抗浮锚杆的长期抗拔承载力，即采用杠杆加载系统对在岩土层中的纤维筋抗浮锚杆施加长期恒定荷载，在纤维筋抗浮锚杆中植入低温敏微型光纤光栅传感器串测试锚杆轴向应力变化，安装自动位移采集计测量锚杆杆体上拔量。为了实现上述目的，本专利技术在纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试装置中实现，其具体过程为：(1)安装杠杆加载系统，先用地锚螺杆和地锚螺母在刚性地面上将刚性底座固定，然后将第一立柱和第二立柱焊接在刚性底座，并分别在第一立柱和第二立柱的柱脚焊接肋板增加其稳定性，焊接时确保第一立柱、第二立柱和肋板的焊缝长度和强度以及立柱的垂直度，然后搭建杠杆，先用第一横梁固定轴和第三横梁固定轴将第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱连接，并临时搭建支撑保证第一横梁和第三横梁水平，然后用第一横梁连接杆固定轴、第二横梁连接杆固定轴、第一横梁连杆以及第二横梁连杆安装第二横梁，最后用第三横梁连接杆固定轴在第三横梁上安装第三横梁连杆，安装上述固定轴时需涂抹黄油，并加外接的支撑仅使第三横梁保持水平，杠杆加载系统安装完毕；(2)安装纤维筋抗浮锚杆杆体：先将两根植有低温敏微型光纤光栅传感器串的纤维筋抗浮锚杆杆体分别穿过第一横梁左端和第二横梁右端的预留孔，再用高强螺母、螺母垫片自上而下依次穿过位于预留孔位置以上部分的纤维筋抗浮锚杆杆体，以螺纹耦合方式将其牢牢固定，安装前要保证纤维筋抗浮锚杆杆体在混凝土基体中的锚固长度，锚固长度按试验要求确定，并借助导向刚支架确保纤维筋抗浮锚杆杆体的垂直度，整个安装过程中注意保护低温敏微型光纤光栅传感器不受损害；(3)形成底板锚固结构：先在刚性底座的底座螺纹孔24上插入外表面涂有机油长1.2m、直径5cm的PVC管，并用白胶带封住底座螺纹孔的上顶面以免浆液流入，然后支架混凝土基体的模板、绑扎钢筋，并保证混凝土基体和纤维筋抗浮锚杆杆体的相对位置，最后浇筑混凝土制作标准试件养护至龄期，并在混凝土终凝前将PVC管取出形成底板锚固结构；(4)先用高强螺栓和钢垫块将混凝土基体固定在刚性底座上，用市售的结构胶在纤维筋抗浮锚杆杆体上粘贴杆翼，并用扎丝临时绑扎固定、养护，待结构胶自然条件养护1天完全固化后再将扎丝拆掉，然后用活动夹持装置分别在杆翼和混凝土基体上架设四只自动位移采集计，并将自动位移采集计与低温敏微型光纤光栅传感器串连接到外接的采集系统上，预施加第一级荷载(预估极限荷载的0.1倍)量的一半，并记录初始读数，剔除快速加载造成的测试误差，然后施加长期荷载所需的配重块重量，开始测试；(5)测读数据，分不同时间段和时间点对试验进行观测，以获得纤维筋抗浮锚杆长期恒定荷载下的变形量，试验加、卸载和终止加载条件以及锚杆破坏的判定标准按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)执行)。本专利技术所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试装置的主体结构包括刚性底座、地锚螺杆、地锚螺母、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重、高强螺母、螺母垫片、活动夹持装置、导向钢支架、自动位移采集计、纤维筋抗浮锚杆杆体、低温敏微型光纤光栅传感器串、混凝土基体、高强螺栓、底座螺纹孔、钢垫块、杆翼、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴；刚性底座、地锚螺杆、地锚螺栓、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法，其特征在于在纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试装置中实现，其具体过程为：(1)安装杠杆加载系统，先用地锚螺杆和地锚螺母在刚性地面上将刚性底座固定，然后将第一立柱和第二立柱焊接在刚性底座，并分别在第一立柱和第二立柱的柱脚焊接肋板增加其稳定性，焊接时确保第一立柱、第二立柱和肋板的焊缝长度和强度以及立柱的垂直度，然后搭建杠杆，先用第一横梁固定轴和第三横梁固定轴将第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱连接，并临时搭建支撑保证第一横梁和第三横梁水平，然后用第一横梁连接杆固定轴、第二横梁连接杆固定轴、第一横梁连杆以及第二横梁连杆安装第二横梁，最后用第三横梁连接杆固定轴在第三横梁上安装第三横梁连杆，安装上述固定轴时需涂抹黄油，并加外接的支撑仅使第三横梁保持水平，杠杆加载系统安装完毕；(2)安装纤维筋抗浮锚杆杆体：先将两根植有低温敏微型光纤光栅传感器串的纤维筋抗浮锚杆杆体分别穿过第一横梁左端和第二横梁右端的预留孔，再用高强螺母、螺母垫片自上而下依次穿过位于预留孔位置以上部分的纤维筋抗浮锚杆杆体，以螺纹耦合方式将其牢牢固定，安装前要保证纤维筋抗浮锚杆杆体在混凝土基体中的锚固长度，锚固长度按试验要求确定，并借助导向刚支架确保纤维筋抗浮锚杆杆体的垂直度，整个安装过程中注意保护低温敏微型光纤光栅传感器不受损害；(3)形成底板锚固结构：先在刚性底座的底座螺纹孔24上插入外表面涂有机油长1.2m、直径5cm的PVC管，并用白胶带封住底座螺纹孔的上顶面以免浆液流入，然后支架混凝土基体的模板、绑扎钢筋，并保证混凝土基体和纤维筋抗浮锚杆杆体的相对位置，最后浇筑混凝土制作标准试件养护至龄期，并在混凝土终凝前将PVC管取出形成底板锚固结构；(4)先用高强螺栓和钢垫块将混凝土基体固定在刚性底座上，用市售的结构胶在纤维筋抗浮锚杆杆体上粘贴杆翼，并用扎丝临时绑扎固定、养护，待结构胶自然条件养护1天完全固化后再将扎丝拆掉，然后用活动夹持装置分别在杆翼和混凝土基体上架设四只自动位移采集计，并将自动位移采集计与低温敏微型光纤光栅传感器串连接到外接的采集系统上，预施加第一级荷载量的一半，并记录初始读数，剔除快速加载造成的测试误差，然后施加长期荷载所需的配重块重量，开始测试；(5)测读数据，分不同时间段和时间点对试验进行观测，以获得纤维筋抗浮锚杆长期恒定荷载下的变形量，试验加、卸载和终止加载条件以及锚杆破坏的判定标准按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120‑2012)执行)。...

【技术特征摘要】
1.一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法，其特征在于在纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试装置中实现，其具体过程为：(1)安装杠杆加载系统，先用地锚螺杆和地锚螺母在刚性地面上将刚性底座固定，然后将第一立柱和第二立柱焊接在刚性底座，并分别在第一立柱和第二立柱的柱脚焊接肋板增加其稳定性，焊接时确保第一立柱、第二立柱和肋板的焊缝长度和强度以及立柱的垂直度，然后搭建杠杆，先用第一横梁固定轴和第三横梁固定轴将第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱连接，并临时搭建支撑保证第一横梁和第三横梁水平，然后用第一横梁连接杆固定轴、第二横梁连接杆固定轴、第一横梁连杆以及第二横梁连杆安装第二横梁，最后用第三横梁连接杆固定轴在第三横梁上安装第三横梁连杆，安装上述固定轴时需涂抹黄油，并加外接的支撑仅使第三横梁保持水平，杠杆加载系统安装完毕；(2)安装纤维筋抗浮锚杆杆体：先将两根植有低温敏微型光纤光栅传感器串的纤维筋抗浮锚杆杆体分别穿过第一横梁左端和第二横梁右端的预留孔，再用高强螺母、螺母垫片自上而下依次穿过位于预留孔位置以上部分的纤维筋抗浮锚杆杆体，以螺纹耦合方式将其牢牢固定，安装前要保证纤维筋抗浮锚杆杆体在混凝土基体中的锚固长度，锚固长度按试验要求确定，并借助导向刚支架确保纤维筋抗浮锚杆杆体的垂直度，整个安装过程中注意保护低温敏微型光纤光栅传感器不受损害；(3)形成底板锚固结构：先在刚性底座的底座螺纹孔24上插入外表面涂有机油长1.2m、直径5cm的PVC管，并用白胶带封住底座螺纹孔的上顶面以免浆液流入，然后支架混凝土基体的模板、绑扎钢筋，并保证混凝土基体和纤维筋抗浮锚杆杆体的相对位置，最后浇筑混凝土制作标准试件养护至龄期，并在混凝土终凝前将PVC管取出形成底板锚固结构；(4)先用高强螺栓和钢垫块将混凝土基体固定在刚性底座上，用市售的结构胶在纤维筋抗浮锚杆杆体上粘贴杆翼，并用扎丝临时绑扎固定、养护，待结构胶自然条件养护1天完全固化后再将扎丝拆掉，然后用活动夹持装置分别在杆翼和混凝土基体上架设四只自动位移采集计，并将自动位移采集计与低温敏微型光纤光栅传感器串连接到外接的采集系统上，预施加第一级荷载量的一半，并记录初始读数，剔除快速加载造成的测试误差，然后施加长期荷载所需的配重块重量，开始测试；(5)测读数据，分不同时间段和时间点对试验进行观测，以获得纤维筋抗浮锚杆长期恒定荷载下的变形量，试验加、卸载和终止加载条件以及锚杆破坏的判定标准按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)执行)。2.根据权利要求1所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试方法，其特征在于所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试装置的主体结构包括刚性底座、地锚螺杆、地锚螺母、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重、高强螺母、螺母垫片、活动夹持装置、导向钢支架、自动位移采集计、纤维筋抗浮锚杆杆体、低温敏微型光纤光栅传感器串、混凝土基体、高强螺栓、底座螺纹孔、钢垫块、杆翼、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴；刚性底座、地锚螺杆、地锚螺栓、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一横梁固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重块、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴组成杠杆加载系统，刚性底座的四角预留有直径7cm的孔洞，地锚螺杆穿过刚性底座预留的孔洞与地锚螺母耦合连接，刚性底座通过地锚螺杆和地锚螺母锚固在刚性地面上，第一立柱和第二立柱分别竖直焊接在刚性底座上，第一立柱和第二立柱的柱脚处均焊接有肋板，用于增加第一立柱和第二立柱的稳定性；第一横梁的一端通过第一横梁固定轴水平固定在第一立柱上，另一端下方与固定在第二横梁上的第一横梁连杆焊接，第一横杆连杆通过第一横梁连杆固定轴竖直向上固定在第二横梁的右部，第二横梁连杆的一端通过第二横梁连杆固定轴竖直向上固定在第三横梁上，另一端焊接在第二横梁左部下方，第三横梁连杆的一端通过第三横梁连杆固定轴竖直向下固定在第三横梁上，另一端与配重块连接；第一横梁的左端和第二横梁的右端分别竖直插入纤维筋抗浮锚杆杆体，高强螺母和螺母垫片共同构成纤维筋抗浮锚杆杆体的拉拔锚具，纤维筋抗浮锚杆杆体与高强螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明义，白晓宇，匡政，牟洋洋，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37