一种用于锚杆框架梁的减震消能构件及其锚杆系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于锚杆框架梁的减震消能构件及锚杆系统，包括底板、顶板；底板上设置有第一通孔，所述第一通孔的上方设置有中空结构件的导向管，所述导向管与所述第一通孔连通，所述导向管的一端与所述底板固定连接；所述导向管的外侧套设有若干个碟形弹簧；所述顶板上设置有第二通孔，所述导向管的远离底板的一端从所述顶板的底部伸入所述第二通孔孔内；所述导向管的远离底板的一端的顶面与所述第二通孔的顶面设置有间隔。一种锚杆系统包括减震消能构件，所述减震消能构件的第一通孔、导向管、第二通孔穿过有锚杆，所述锚杆的一端通过螺栓连接在所述顶板上。该减震消能构件具有承载能力强、消能效果良好、尺寸小重量轻、便于安装的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锚杆框架梁的减震消能构件及其锚杆系统
本专利技术属于岩土工程
，具体涉及了一种用于锚杆框架梁的减震消能构件及其锚杆系统。
技术介绍
锚杆是一种将荷载传递到稳定岩土层中以提高岩土介质自身稳定性和强度的支护系统。可主动加固岩土体，有效的控制其变形，防止岩土体坍塌破坏的发生。在采矿、交通、水利和城市地下空间开发等领域的工程建设中得到了广泛的应用。随着工程建设的发展，普通锚杆结构在使用中表现出越来越多的缺陷，锚杆受到地震荷载、冲击荷载等瞬变动荷载作用下，出现锚杆被拉断的现象，进而导致整个支护结构失效，引起工程结构的局部或整体破坏。提高地震荷载作用下锚杆的安全性，关键在如何消减地震荷载作用瞬间的冲击能。在这种情况下，不同类型的吸能锚杆结构就应运而生。现有技术存在的用于锚杆消能的减震消能构件在设计可承受较大荷载时，会出现减震消能构件的设计尺寸过大、质量过重、占地面积大、安装不便、成本高的问题，例如中国专利CN206752463U公开了一种锚杆抗震消能构造，该专利提供的锚杆属于受拉型结构，是将锚杆钢筋通过钢筋连接器连接一抗震消能构件，该抗震消能构件由连接为一体的前端钢筋、钢弹簧和锚头构成。在地震等动力荷载作用下，钢弹簧瞬时受拉发生变形，储存能量，减小动力荷载对锚杆的影响。在实施过程中，此消能结构件尺寸超过边框梁结点的尺寸范围，并且整个锚杆的装置系统重量过大，不利于现场施工安装。另外，受拉结构本身也存在一定缺陷性，当锚杆所受到的拉力大于弹簧工作极限载荷时，弹簧会失去弹性，处于塑性变形状态甚至会被拉断，不能很好地起到抗震消能的作用。尤其是钢筋连接点位置，一旦被拉断，将导致整个锚杆支护系统失效，造成的损失不可忽视。因此，开发一种适用于锚杆框架梁结构，具有尺寸小、重量轻、承载能力强，减震消能效果好，便于安装的优点的减震消能构件，对于强震区的边坡、巷道等工程结构物的加固具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术锚杆减震消能构件存在的不能承受较大荷载、减震消能效果差、设置可承受较大荷载时设计尺寸重量过大、占地面积过大和安装不便等问题，提供一种用于锚杆框架梁的减震消能构件，该减震消能构件具有承载能力强、减震消能效果良好、尺寸小占地面积少重量轻、便于安装的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用于锚杆框架梁的减震消能构件，包括底板、顶板；所述底板上设置有第一通孔，所述第一通孔的上方设置有中空结构件的导向管，所述导向管与所述第一通孔连通，所述导向管的一端与所述底板固定连接；所述导向管的外侧套设有若干个碟形弹簧；最下方的所述碟形弹簧与所述底板的顶部连接，最上方的所述碟形弹簧与所述顶板的底部连接；所述顶板上设置有第二通孔，所述导向管的远离底板的一端从所述顶板的底部伸入所述第二通孔孔内；所述导向管的远离底板的一端的顶面与所述第二通孔的顶面设置有间隔，所述间隔用于提供所述导向管上下移动时的行程；所述减震消能构件的可承受荷载为50kN～200kN。本专利技术提供的锚杆减震消能构件，主要由底板、导向管、若干个碟形弹簧、顶板组成，使用时，若干碟形弹簧设置在底板和顶板之间并套在导向管上，锚杆穿过顶板、导向管和底板形成的通路后，用锚头在顶板的顶面将锚杆固定。被锚杆锚固的土体在受到瞬时地震力或荷载作用时，推动底板压缩碟形弹簧起到消能作用。地震作用或荷载作用消失后，碟形元件释放储存在内部的弹性势能恢复到正常状态。这样在瞬时地震力或荷载的作用下，消能构件增强了锚杆的适应变形能力，锚杆在很好的抗震消能后锚杆构件不会轻易遭到破坏，尤其，本专利技术使用的若干个碟形弹簧作为弹性元件，通过对碟形弹簧之间排列接触方式的设计，使得该减震消能构件可以承受较大荷载和具有良好的消能效果，且大大减小了设计尺寸重量，从而减小了减震消能构件的占地面积，便于安装。现有技术圆形螺旋弹簧在承受50kN以上的荷载时，圆形螺旋弹簧的尺寸会超出框架梁结点的尺寸范围，本专利技术提供的减震消能构件可在框架梁结点尺寸范围内达到预设承受50kN～200kN的荷载，若荷载过大，碟形弹簧的成本就会过高，经济效益不大。进一步的，所述减震消能构件的外部设置有可拆卸连接的外壳，所述外壳用于固定所述减震消能构件。进一步的，所述外壳为套筒结构件，所述外壳的内壁设置有螺纹，所述底板的外壁设置有与所述外壳的内壁相适配的螺纹结构，所述外壳的顶部设置有顶面，顶面的中部设置有贯通孔，所述贯通孔用于穿过锚杆，使用时，将所述外壳的底部从所述顶板向下套设在所述减震消能结构件上后，通过螺纹使得外壳与所述底板固定，同时，所述外壳的顶面内壁与所述顶板的顶面相抵。外壳的设置不仅可以将减震消能结构件进行固定，使得减震消能结构件成一体成型结构件，在安装减震消能结构件时可整体式穿过锚杆，而且，通过拧紧外壳，调整螺纹的位置，可以给顶板和底板之间设置一个预加力，使得碟形弹簧之间紧密接触。进一步的，所述减震消能结构件为一体成型结构件。进一步的，所述底板和所述导向管为一体成型的结构件。进一步的，所述第一通孔的中心位已于所述导向管的中线上；所述第二通孔的中心位于所述导向管的中线上。这种设置使得整个减震消能构件系统更加对称，给安装和生产带来了更多的便利。进一步的，所述导向管一端的外壁与所述底板的第一通孔的内壁连接。进一步的，所述顶板的所述第二通孔的顶部设置有挡体，所述挡体与靠近顶板的所述导向管的一端之间设置有间隔。在第二通孔的顶部设置挡体可以使锚杆更方便的伸入减震消能构件中，避免锚杆在伸入第二通孔时与导向管进行碰撞，给安装带来一些不便，同时，这个挡体也是一个限位结构，可以保护弹簧发生塑性变形，避免减震器失效。进一步的，所述减震消能构件的外径≤200mm。一般情况下，框架梁结点的尺寸在300mm×300mm左右，减震消能构件在安装在框架梁结点位置时，减震消能构件外径过大不仅使得占地面积过大，同时给安装带来不便。优选地，所述减震消能构件的外径≤150mm。进一步的，所述减震消能构件的高度≤200mm。经过专利技术人大量的研究发现，弹簧总高度不仅影响着整个减震消能构件的体积、重量及成本的问题，还影响着安装的方便与否，碟形弹簧过高，造成减震消能构件过高，不便于后期混凝土的封闭过程的实施。进一步的，所述碟形弹簧为60Si2MnA钢材质结构件或50CrVA钢材质结构件。进一步的，若干个所述碟形弹簧采用复合组合方式套穿于导向管，所述复合组合方式是指对合与叠合共有的组合方式。采用复合组合是将对合与叠合两种形式相结合，不仅可以增加弹簧的承载能力，还可以增加弹簧的变形量。进一步的，若干个所述碟形弹簧分为若干组叠合弹簧件依次套穿于导向管，相邻所述叠合弹簧件的朝向相反，所述叠合弹簧件是由1～4个所述碟形弹簧叠合而成的结构件。优选地，所述叠合弹簧件是由2～3个所述碟形弹簧叠合而成的结构件。由于消能构件尺寸小的限制，很多大直径的碟形弹簧片不能使用，同时又需要满足消能构件承载力要求，这就需要在进行计算设计时，采用叠合对合相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锚杆框架梁的减震消能构件，其特征在于，包括底板(1)、顶板(4)；所述底板(1)上设置有第一通孔(11)，所述第一通孔(11)的上方设置有中空结构件的导向管(2)，所述导向管(2)与所述第一通孔(11)连通，所述导向管(2)的一端与所述底板(1)固定连接；/n所述导向管(2)的外侧套设有若干个碟形弹簧(3)；最下方的所述碟形弹簧(3)与所述底板(1)的顶部连接，最上方的所述碟形弹簧(3)与所述顶板(4)的底部连接；/n所述顶板(4)上设置有第二通孔(41)，所述导向管(2)的远离底板(1)的一端从所述顶板(4)的底部伸入所述第二通孔孔(41)内；所述导向管(2)的远离底板(1)的一端的顶面与所述第二通孔(41)的顶面设置有间隔，所述间隔用于提供所述导向管上下移动时的行程；/n所述减震消能构件的可承受荷载为50kN～200kN。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于锚杆框架梁的减震消能构件，其特征在于，包括底板(1)、顶板(4)；所述底板(1)上设置有第一通孔(11)，所述第一通孔(11)的上方设置有中空结构件的导向管(2)，所述导向管(2)与所述第一通孔(11)连通，所述导向管(2)的一端与所述底板(1)固定连接；
所述导向管(2)的外侧套设有若干个碟形弹簧(3)；最下方的所述碟形弹簧(3)与所述底板(1)的顶部连接，最上方的所述碟形弹簧(3)与所述顶板(4)的底部连接；
所述顶板(4)上设置有第二通孔(41)，所述导向管(2)的远离底板(1)的一端从所述顶板(4)的底部伸入所述第二通孔孔(41)内；所述导向管(2)的远离底板(1)的一端的顶面与所述第二通孔(41)的顶面设置有间隔，所述间隔用于提供所述导向管上下移动时的行程；
所述减震消能构件的可承受荷载为50kN～200kN。


2.根据权利要求1所述的用于锚杆框架梁的减震消能构件，其特征在于，所述减震消能构件的外部设置有可拆卸连接的外壳(6)，所述外壳(6)用于固定所述减震消能构件。


3.根据权利要求2所述的用于锚杆框架梁的减震消能构件，其特征在于，所述外壳(6)为套筒结构件，所述外壳(6)的内壁设置有螺纹，所述底板(1)的外壁设置有与所述外壳(1)的内壁螺纹相适配的螺纹结构，所述外壳(1)的顶部设置有顶面，顶面的中部设置有贯通孔，所述贯通孔用于穿过锚杆(7)，使用时，将所述外壳(6)的底部从所述顶板(4)向下套设在所述减震消能结构件上后，通过螺纹使得外壳与所述底板(1)固...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗朝远，刘钢，赵明志，王光义，周群，
申请(专利权)人：四川华佑天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51