锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器技术

本发明专利技术涉及一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器。拉伸阻尼器的制备方法包括步骤：根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量，基于空间体积挤压填充原理，得到圆柱型空洞的高度值，根据预期应力值及高度值，基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理，得到圆柱型空洞的直径值，根据圆柱型空洞的高度值和直径值，通过3D打印将弹塑性制作材料打印形成至少一个环形阻尼塞，将至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内，形成拉伸阻尼器。本发明专利技术提供的锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器，利用3D打印的定制化打印，从而实现了根据工程现场所需的锚杆或锚索的预取应力值和预期最大拉伸量个性化定制拉伸阻尼器。

【技术实现步骤摘要】
锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器
本专利技术涉及岩土工程
，特别是涉及一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器。
技术介绍
在岩土工程中，由于锚杆和锚索可充分发挥锚杆的抗剪、抗拉、组合梁等效应而成为防控工程岩体失稳的关键支护手段之一。然而，大量边坡岩体和地下工程围岩的锚杆和锚索的支护锚固实践发现，锚杆和锚索在适应岩体时效大变形方面存在一定的局限性：(1)当岩体发生不稳定的大变形导致钢质的锚杆和锚索被迫拉伸并超出其拉伸极限值，容易引起锚杆和锚索的断裂或锚固垫片变形；(2)当岩体发生冲击性大变形时，支护的锚杆和锚索不能快速屈服并实现让压变形，从而导致支护结构不能防护岩体冲击并导致人员和设备损失。为此，一些工程的锚杆和锚索采用了增设拉伸阻尼塞的方式解决锚杆和锚索的不能适应大变形的问题，如采用负泊松比材料构件阻尼塞用于预应力锚杆(何满朝，等.岩石力学与工程学报，2016年，35(8)期)、波浪形锚杆结构等(张彪，等.岩土力学，2016年，37(7)期)。然而，这些阻尼塞都是采用出厂设定的拉伸屈服荷载或应力和大变形值，不能适应特定工程或同一工程不同工况下的预期应力和预期大变形。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有阻尼塞不能适应特定工程或同一工程不同工况下的预期应力和预期大变形的问题，提供一种能适应特定工程或同一工程不同工况下的预期应力和预期大变形的锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器。本申请的一方面，提供一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法，包括：包括步骤：<br>1)根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量，基于空间体积挤压填充原理，得到圆柱型空洞的高度值；其中，所述锚杆拉伸阻尼器包括沿拉伸方向层叠设置的至少一个环形阻尼塞，每一所述环形阻尼器包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层，每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞；2)根据所述预期应力值及所述高度值，基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理，得到所述圆柱型空洞的直径值；3)根据所述圆柱型空洞的所述高度值和所述直径值，通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞；4)将所述至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内，形成所述锚杆拉伸阻尼器。在其中一个实施例中，所述步骤1)具体包括：根据公式(I)得到所述圆柱型空洞的高度值：H2＝(M/J-σdoor/Epa·H1)/K(I)；其中，H2为所述圆柱型空洞的高度值，M为所述预期最大拉伸量，J为所述至少一个环形阻尼塞的数量，σdoor为所述预期应力值，Epa为所述弹塑性制作材料的弹性模量，H1为所述环形阻尼塞的高度值，K为所述至少两层圆柱型空洞层的层数。在其中一个实施例中，所述步骤2)具体包括：根据公式(II)得到所述圆柱型空洞的直径值：其中，L3为所述圆柱型空洞的直径值，L1为所述环形阻尼塞的外径值，L2为所述环形阻尼塞的内径值，H1为所述环形阻尼塞的高度值，σdoor为所述预期应力值，n为每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量，H2为所述圆柱型空洞的高度值，σpa为所述弹塑性制作材料的屈服强度值。在其中一个实施例中，所述弹塑性制作材料包括聚乳酸或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。在其中一个实施例中，所述步骤3)具体包括步骤：获取所述至少两层圆柱型空洞层的层数及每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量；根据所述至少两层圆柱型空洞层的层数、每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量及所述预期最大拉伸量，建立三维数字模型；根据所述三维数字模型，通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞。在其中一个实施例中，任意一层所述圆柱型空洞层中的相邻的两个所述圆柱型空洞之间的间距大于所述圆柱型空洞的所述直径值，任意相邻两层所述圆柱型空洞层之间的间距大于所述圆柱型空洞的所述高度值。本申请的另一方面，还提供一种锚杆拉伸阻尼器，包括壳体结构；至少一个环形阻尼塞，装设于所述壳体结构内，所述至少一个环形阻尼塞沿拉伸方向层叠设置；每一所述环形阻尼塞包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层，每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞；其中，所述圆柱型空洞的高度值根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量，基于空间体积挤压填充原理得到，所述圆柱型空洞的直径值根据所述预期应力值及所述高度值，基于强度折减的体积等效原理及制作材料的弹塑性原理得到。在其中一个实施例中，所述拉伸方向为所述环形阻尼塞的轴向方向。在其中一个实施例中，所述壳体结构包括壳体，所述壳体包括底壁及沿所述底壁周向设置且与所述底壁连接的侧壁，所述底壁及所述侧壁围设形成容纳所述至少一个环形阻尼塞的容纳腔；所述壳体结构还包括拉伸件，所述拉伸件包括杆体及位于所述杆体一侧的抵接部，所述底壁开设有连通所述容纳腔与所述壳体的外部的连通口，所述杆体远离所述抵接部的一端穿过所述至少一个环形阻尼塞及所述连通口，以在所述抵接部与所述底壁及所述侧壁之间形成能够压缩所述至少一个环形阻尼塞的压缩位。在其中一个实施例中，所述杆体远离所述抵接部的一端设有第一连接部，所述第一连接部与外部的第一锚杆拉伸件或第一锚索拉伸件相连；所述侧壁远离所述底壁的一侧形成有与所述容纳腔连通的开口，所述开口处设有第二连接部，所述第二连接部与外部的第二锚杆拉伸件或第二锚索拉伸件相连。上述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法及锚杆拉伸阻尼器，利用3D打印的定制化打印，从而实现了根据工程现场所需的锚杆或锚索的预取应力值和预期最大拉伸量个性化定制锚杆拉伸阻尼器，以适应特定工程或同一工程不同工况下的锚杆或锚索的预期应力和预期大变形，颠覆了传统拉伸阻尼器采用出厂设定而不能充分适应具体工程现场需求的难题。另外，由于利用了弹塑性制作材料的弹塑性屈服特性及强度折减的体积等效原理，从而实现了锚杆拉伸阻尼器在大变形拉伸条件下可保持恒定工作应力，破解了传统拉伸阻尼器工作荷载变小的难题。利用了弹塑性制作材料的弹塑性变形特性和空间体积挤压填充原理，从而实现了预期大变形范围内让压拉伸变形，避免了锚杆或锚索的破坏。附图说明图1为本专利技术一实施例中的锚杆拉伸阻尼器的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例中的锚杆拉伸阻尼器的结构示意图；图3为图2所示的锚杆拉伸阻尼器的A-A截面示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法，其特征在于，包括步骤：/n1)根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量，基于空间体积挤压填充原理，得到圆柱型空洞的高度值；其中，所述锚杆拉伸阻尼器包括沿拉伸方向层叠设置的至少一个环形阻尼塞，每一所述环形阻尼器包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层，每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞；/n2)根据所述预期应力值及所述高度值，基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理，得到所述圆柱型空洞的直径值；/n3)根据所述圆柱型空洞的所述高度值和所述直径值，通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞；/n4)将所述至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内，形成所述锚杆拉伸阻尼器。/n

【技术特征摘要】
1.一种锚杆拉伸阻尼器的制备方法，其特征在于，包括步骤：
1)根据锚杆或锚索的预期应力值及预期最大拉伸量，基于空间体积挤压填充原理，得到圆柱型空洞的高度值；其中，所述锚杆拉伸阻尼器包括沿拉伸方向层叠设置的至少一个环形阻尼塞，每一所述环形阻尼器包括沿所述拉伸方向间隔设置的至少两层圆柱型空洞层，每一所述圆柱型空洞层包括沿与所述拉伸方向垂直的方向间隔设置的至少两个所述圆柱型空洞；
2)根据所述预期应力值及所述高度值，基于强度折减的体积等效原理及弹塑性制作材料的弹塑性原理，得到所述圆柱型空洞的直径值；
3)根据所述圆柱型空洞的所述高度值和所述直径值，通过3D打印将所述弹塑性制作材料打印形成所述至少一个环形阻尼塞；
4)将所述至少一个环形阻尼塞装设于壳体结构内，形成所述锚杆拉伸阻尼器。


2.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：
根据公式(I)得到所述圆柱型空洞的高度值：
H2＝(M/J-σdoor/Epa·H1)/K(I)；
其中，H2为所述圆柱型空洞的高度值，M为所述预期最大拉伸量，J为所述至少一个环形阻尼塞的数量，σdoor为所述预期应力值，Epa为所述弹塑性制作材料的弹性模量，H1为所述环形阻尼塞的高度值，K为所述至少两层圆柱型空洞层的层数。


3.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：
根据公式(II)得到所述圆柱型空洞的直径值：



其中，L3为所述圆柱型空洞的直径值，L1为所述环形阻尼塞的外径值，L2为所述环形阻尼塞的内径值，H1为所述环形阻尼塞的高度值，σdoor为所述预期应力值，n为每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量，H2为所述圆柱型空洞的高度值，σpa为所述弹塑性制作材料的屈服强度值。


4.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法，其特征在于，所述弹塑性制作材料包括聚乳酸或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。


5.根据权利要求1所述的锚杆拉伸阻尼器的制备方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括步骤：
获取所述至少两层圆柱型空洞层的层数及每一所述环形阻尼塞的所述圆柱型空洞的数量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：江权，陈涛，郑虹，闫生存，徐鼎平，袁鹏，李萌，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，四川华能泸定水电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42