智能锚具及其测试锚杆轴力的方法技术

本发明专利技术涉及一种智能锚具，包括锚环和用于夹持锚杆钢绞线的分体式锚具，锚环包括第一锚环和第二锚环，第一锚环和第二锚环通过连接件锁定在一起，第一锚环和第二锚环围成用于安装分体式锚具的锚具安装槽，还包括用于感测所述锚环的环向应变的应变片，用于补偿温度引起应变差异的补偿片和数据采集器，应变片通过导线连接至数据采集器，应变片沿锚环的环向固定在锚环的外壁。本发明专利技术还提出采用该锚具进行锚杆轴力测试的方法，本发明专利技术具有结构简单、操作方便、测量精度高的优点。便、测量精度高的优点。便、测量精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
智能锚具及其测试锚杆轴力的方法


[0001]本专利技术涉及一种智能锚具及其测试锚杆轴力的方法，适用于所有临时性锚固工程中锚杆轴力的监测，通过对锚具进行特殊的内容监测，结合理论计算方法，即可得出锚杆承受的轴力。本专利技术可以替代通过在锚具下设置测力计测试锚杆轴力的传统方法。

技术介绍

[0002]工程建设中，岩土锚固工程越来越多，相关材料的可重复使用对于节约资源具有重要意义。岩土锚固工程中，由于施工条件、场地环境、地质条件等的复杂性，使得锚杆的安全直接关系锚固工程的安全与稳定。而锚杆安全监测的最重要指标就是锚杆轴力的监测。目前，对于锚杆轴力的监测主要是通过在锚头的锚具下面安装测力计来监测锚杆的轴力，这种现存方法存在两个主要缺点：(1)测力计十分昂贵，一般一支测力计的市场价格在900-3000元，甚至更贵；且测力计属于一次性消耗产品，而一项锚固工程的锚杆数量少则百余根，多则千余根，难以批量对较多的锚杆轴力进行监测，导致实际工程中大多采取选测1-3个剖面的一列的几根锚杆进行监测，而绝大多数未监测的锚杆轴力变化如何？实际轴力是否超过设计值？实际轴力是否远低于设计值？轴力波动是否异常？都不清楚，给工程带来严重安全隐患；(2)测力计尺寸较大，尤其轴向长度较长，需要占用一定的净空，导致支护桩或支护坡面与地下室外墙的净距增大，加大了土方开挖工程量，延长了工程工期。
[0003]鉴于此，本案专利技术人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种结构简单、操作方便、测量精度高的智能锚具，本专利技术的另一目的在于提出采用该锚具进行锚杆轴力测试的方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用这样的技术方案：
[0006]智能锚具，包括锚环和用于夹持锚杆钢绞线的分体式锚具，锚环包括第一锚环和第二锚环，第一锚环和第二锚环通过连接件锁定在一起，第一锚环和第二锚环围成用于安装分体式锚具的锚具安装槽，还包括用于感测所述锚环的环向应变的应变片和数据采集器，应变片通过导线连接至数据采集器，应变片沿锚环的环向固定在锚环的锁环外壁中心。
[0007]作为本专利技术的一种优选方式，还包括补偿片，补偿片沿所述锚环的轴向固定在锚环的锁环外壁，补偿片连接至所述数据采集器。
[0008]作为本专利技术的一种优选方式，所述分体式锚具包括两片相同的第一分体式锚具和一片第二分体式锚具，第二分体式锚具设置在两片第一分体式锚具之间，所述第一分体式锚具上设置有第一半锥孔和第一半穿筋孔，所述第二分体式锚具的两侧均设置有与第一半锥孔匹配的第二半锥孔和与第一半穿筋孔匹配的第二半穿筋孔，第一半锥孔和第二半锥孔围成锥孔，每根所述钢绞线通过两片夹片安装在锥孔中。
[0009]作为本专利技术的一种优选方式，所述第一锚环和所述第二锚环均包括半圆形的锁环和设置在所述锁环的两端的锁耳，所述锁耳上设置有螺栓穿孔，所述连接件为螺栓和螺母。
[0010]作为本专利技术的一种优选方式，所述第二分体式锚具的两端设有限位舌，所述限位舌抵压在所述锚环的上端。
[0011]作为本专利技术的一种优选方式，所述应变片和所述补偿片通过粘贴的方式固定在所述锚环的所述锁环上。
[0012]作为本专利技术的一种优选方式，所述应变片为电阻应变片。
[0013]本专利技术还提出智能锚具测试锚杆轴力的方法，采用采用上述的智能锚具，用如下计算方式：
[0014](1)第一锚环的外壁的环向应变的计算公式：
[0015]计算公式
[0016]式中：u
ρ-第一锚环的外壁的径向位移，米；
[0017]r
2-第一锚环的外径，米；
[0018](2)第一锚环的外壁的径向位移的计算公式：
[0019][0020]式中：E-第一锚环的弹性模量，千帕；
[0021]μ-第一锚环的泊松比；
[0022]q-锚环的内壁围压，千帕；
[0023]r
1-锚环的内径，米；
[0024](3)得到第一锚环的外壁的环向应变：
[0025][0026](4)得到锚环的内壁围压：
[0027][0028](5)锚杆轴力N的计算公式：
[0029]简写成
[0030]式中：β-锥孔的倾角，度；
[0031]-应变片测试得到的第一锚环的环向应变；
[0032]h-锚环的高度，米；
[0033]π-圆周率；
[0034]k-轴力系数，得到
[0035]α-锚环形状系数，默认值1.0；出厂前标定。
[0036]采用本专利技术的技术方案具有如下的有益技术效果：(1)采用分体式锚具、分体式锚环及其上粘贴的应变片组成智能锚具，可替换传统采用测力计测试锚杆轴力的方法，通过
应变片检测锚环的环形应变数据并传送至数据采集器；(2)传统测力计价格昂贵，单支市场价格约900-3000元，而单支应变片约0.5-2.0元，且智能锚具可回收重复使用，显著节省工程造价；由于智能锚具可以回收反复使用，应变片价格低廉，可对锚固工程的全部锚杆轴力进行实时监测，一旦发现险情可及时精准预警，确保工程安全。本专利技术经过用户试用，反应效果良好。(3)锚杆轴力计算公式中，应变片的应变可实时采集，其余参数均为已知量，锚杆轴力系数可事先根据已知参量计算得出，锚环形状系数可在出厂前标定确定，参数及系数输入存储在数据采集器的系统后，数据采集器直接根据应变片测试值自动进行运算，实时输出锚杆的轴力值。
附图说明
[0037]图1为本专利技术自解锁锚具第一种实施方式装配完成后锁定状态的俯视图。
[0038]图2为本专利技术图1的仰视图。
[0039]图3为本专利技术图1的前视图。
[0040]图4为本专利技术图1的左视图。
[0041]图5为本专利技术锚环第一种实施方式的装配俯视图。
[0042]图6为本专利技术第一锚环的第一种实施方式的俯视图。
[0043]图7为本专利技术第一锚环第一种实施方式的仰视图。
[0044]图8为本专利技术图6的前视图。
[0045]图9为本专利技术图6的左视图。
[0046]图10为本专利技术第二锚环第一种实施方式的俯视图。
[0047]图11为本专利技术第二锚环第一种实施方式的仰视图。
[0048]图12为本专利技术图10的前视图。
[0049]图13为本专利技术图10的左视图。
[0050]图14为本专利技术分体式锚具第一种实施方式装配后的俯视图。
[0051]图15为本专利技术分体式锚具第一种实施方式装配后的仰视图。
[0052]图16为本专利技术分体式锚具第一种实施方式的拆分图。
[0053]图17为本专利技术第一分体式锚具第一种实施方式的正视图。
[0054]图18为本专利技术第一分体式锚具第一种实施方式的左视图。
[0055]图19为本专利技术第二分体式锚具第一种实施方式的左视图。
[0056]图20为本专利技术T形螺丝正视图。
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智能锚具，包括锚环和用于夹持锚杆钢绞线的分体式锚具，锚环包括第一锚环和第二锚环，第一锚环和第二锚环通过连接件锁定在一起，第一锚环和第二锚环围成用于安装分体式锚具的锚具安装槽，其特征在于：还包括用于感测所述锚环的环向应变的应变片和数据采集器，应变片通过导线连接至数据采集器，应变片沿锚环的环向固定在锚环的锁环外壁中心。2.如权利要求1所述的智能锚具，其特征在于：还包括补偿片，补偿片沿所述锚环的轴向固定在锚环的锁环外壁，补偿片连接至所述数据采集器。3.如权利要求1所述的智能锚具，其特征在于：所述分体式锚具包括两片相同的第一分体式锚具和一片第二分体式锚具，第二分体式锚具设置在两片第一分体式锚具之间，所述第一分体式锚具上设置有第一半锥孔和第一半穿筋孔，所述第二分体式锚具的两侧均设置有与第一半锥孔匹配的第二半锥孔和与第一半穿筋孔匹配的第二半穿筋孔，第一半锥孔和第二半锥孔围成锥孔，每根所述钢绞线通过两片夹片安装在锥孔中。4.如权利要求3所述的智能锚具，其特征在于：所述第一锚环和所述第二锚环均包括半圆形的锁环和设置在所述锁环的两端的锁耳，所述锁耳上设置有螺栓穿孔，所述连接件为...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂兵雄，林振德，贾金青，侯军军，李志伟，肖朝昀，程强，黄金狮，程继宝，章钧翔，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：