基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，包括连接在模拟锚杆上的拉力计和锚杆轴力控制机构，所述锚杆轴力控制机构包括固定法兰，在所述固定法兰上垂直设有固定螺杆，在所述固定螺杆上插接有与其周向固定轴向滑动连接的升降螺杆，所述固定螺杆和所述升降螺杆螺纹旋向相反、螺距不等，在所述固定底板、所述固定螺杆和所述升降螺杆上设有竖向穿线孔，使用时，模拟锚杆的固定端从底部穿过所述竖向穿线孔并固定在所述升降螺杆的上端，在所述固定螺杆上配装有下螺套，在所述升降螺杆上配装有上螺套，所述上螺套和所述下螺套固接。本发明专利技术可以动态调节模拟锚杆的轴力，从而模拟基坑锚杆支护中锚杆施加预应力及轴力缓慢失效的过程。轴力缓慢失效的过程。轴力缓慢失效的过程。

【技术实现步骤摘要】
基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置


[0001]本专利技术涉及基坑模型试验
，特别是一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置。

技术介绍

[0002]锚杆支护是一种常见的支护形式，由于其锚固结构作用于坑外，使其具有抵抗变形能力强，占用坑内空间小，施工方便的特性，近些年已成为中等深度基坑使用最为频繁的支护形式。但是在实际工程中，由于锚杆支护基坑的设计、施工不当，国内外均发生过锚杆支护体系中因锚杆失效引发的基坑垮塌事故，例如日本、科隆、南宁、深圳等地，造成了非常严重的经济损失和人员伤亡。
[0003]近年来，众多学者对大量锚杆工程实例或事故案例进行了分析。例如International Federation for Prestressing(FIP)对35个锚杆支护工程案例进行了统计分析，由于锚杆结构由钢绞线及水泥浆的粘结作用传力，因此其质量往往得不到有效保证，其中很多工程中锚杆存在失效的风险，甚至在近些年有些工程发生因锚杆失效而引发基坑整体垮塌事故。研究发现，锚杆失效可能由诸多因素引发，如暴露在外的锚头破坏，筋体锈蚀导致的锚杆钢筋破断，荷载使注浆体与土体之间发生相对滑移，注浆不足使预应力损失或地下水侵蚀导致的土体与锚固段之间的粘结破坏等。
[0004]由于锚杆支护体系试验的复杂性，目前针对锚杆支护基坑中锚杆失效的模型试验研究开展较少。现阶段针对锚杆失效的试验研究多采用对锚杆直接剪断的方式进行，然而实际工程中的锚杆失效往往具有较强的时间效应，基坑事故往往有较长的预警期，此时间段会伴随着锚杆的逐渐失效而使基坑发生过大变形最终使基坑倒塌，然而现有的试验技术无法使基坑中的锚杆达到缓慢失效的效果，试验结果往往与实际工程现象不符，因此有必要提供一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，用于基坑锚杆支护模型试验中模拟锚杆轴力缓慢变化的过程。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，用于模拟锚杆轴力缓慢变化的过程。
[0006]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，包括连接在模拟锚杆上的拉力计和锚杆轴力控制机构，所述锚杆轴力控制机构包括固定法兰，在所述固定法兰上垂直设有固定螺杆，在所述固定螺杆上插接有与其周向固定轴向滑动连接的升降螺杆，所述固定螺杆和所述升降螺杆螺纹旋向相反、螺距不等，在所述固定底板、所述固定螺杆和所述升降螺杆上设有竖向穿线孔，使用时，模拟锚杆的固定端从底部穿过所述竖向穿线孔并固定在所述升降螺杆的上端，在所述固定螺杆上配装有下螺套，在所述升降螺杆上配装有上螺套，所述上螺套和所述下螺套固接。
[0007]在所述固定螺杆顶部设有沿其轴向延伸、沿其直径方向布置的一道插槽，在所述升降螺杆的底部设有与所述插槽吻合的插头，所述插头周向固定轴向滑动地插接在所述导向槽内。
[0008]所述上螺套和所述下螺套通过法兰连接。
[0009]本专利技术具有的优点和积极效果是：通过巧用螺旋传动机构，使升降螺杆能够缓慢、精确地上升或下降，进而使模拟锚杆的轴力随之缓慢地增大或减小，并通过拉力计精确测量，可以动态调节模拟锚杆的轴力，从而模拟基坑锚杆支护中锚杆施加预应力及轴力缓慢失效的过程。并且本专利技术结构简单，操作方便，能够控制模拟锚杆轴力增大或减小的速率，模拟锚杆轴力在实际应用中缓慢变化的过程。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的结构示意图；
[0011]图2为本专利技术应用的示意图。
[0012]图中：1、上螺套；1
‑
1、法兰；2、下螺套；2
‑
1、法兰；3、升降螺杆；3
‑
1、插头；4、固定螺杆；4
‑
1、插槽；5、固定法兰；6、模拟锚杆；7、拉力计；8、模拟支护桩；9、冠梁；10、滑轮。
具体实施方式
[0013]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0014]请参阅图1～图2，一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，包括连接在模拟锚杆6上的拉力计7和锚杆轴力控制机构。
[0015]所述锚杆轴力控制机构包括固定法兰5，在所述固定法兰5上垂直设有固定螺杆4，在所述固定螺杆4上插接有与其周向固定轴向滑动连接的升降螺杆3，所述固定螺杆4和所述升降螺杆3螺纹旋向相反、螺距不等。
[0016]在所述固定法兰5、所述固定螺杆4和所述升降螺杆3上设有竖向穿线孔，使用时，模拟锚杆6的固定端从底部穿入所述竖向穿线孔并固定在所述升降螺杆3的上端。
[0017]在所述固定螺杆4上配装有下螺套2，在所述升降螺杆3上配装有上螺套1，所述上螺套1和所述下螺套2固接。
[0018]在本实施例中，所述固定螺杆4与所述升降螺杆3的具体连接结构为，在所述固定螺杆4上部设有沿其轴向延伸、沿其直径方向布置的一道插槽4
‑
1，在所述升降螺杆3的下部设有与所述插槽4
‑
1吻合的插头3
‑
1，所述插头3
‑
1周向固定轴向滑动地插接在所述插槽4
‑
1内。这种结构加工制作方便，连接安装方便。所述上螺套1和所述下螺套2通过法兰1
‑
1和2
‑
1连接，装配方便。
[0019]请参见图2，上述装置的应用包括以下步骤：
[0020]1)根据试验要求，将锚杆轴力控制机构固定于设定位置；
[0021]2)将模拟支护桩8、冠梁9和模拟锚杆6等放置于基坑预定位置，制备模型土体；
[0022]3)将模拟锚杆6绕过滑轮10后，穿入所述固定法兰5、所述固定螺杆4和所述升降螺杆3上的竖向穿线孔，并锚固于所述升降螺杆3的上端，同时在模拟锚杆6上连接拉力计7。调试、架设试验监测设备后，进行试验开挖，开挖到预定深度后停止开挖，并对模拟锚杆轴力
等各项检测指标进行检测。开挖过程中可以转动下螺套2，使其向下旋转，从而使升降螺杆3缓慢上升，对模拟锚杆轴力施加预应力，模拟工程中预应力锚杆的使用。
[0023]4)开挖完成后，转动下螺套2上升，升降螺杆3缓慢下降，此时模拟锚杆6轴力缓慢减小，模拟工程中锚杆轴力逐渐减小的过程。
[0024]下面举例说明本专利技术的工作原理，例如固定螺杆4螺距取1.25mm，升降螺杆3螺距取1.5mm。下螺套2旋转上升一圈带动上螺套1上升1.25mm时，升降螺杆3下降1.5mm，同时由于升降螺杆3随上螺套1上升1.25mm，因此升降螺杆3仅下降0.25mm，此时模拟锚杆6的拉伸长度被回缩0.25mm，轴力随之缓慢减小。同样，下螺套2旋转下降一圈时，升降螺杆3可上升0.25mm，模拟锚杆被拉伸，轴力随之缓慢增大。
[0025]综上所述，本专利技术可以模拟基坑锚杆支护体系中，锚杆施加预应力以及基坑开挖完成后，由于地下水渗漏引发土体软化或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，其特征在于，包括连接在模拟锚杆上的拉力计和锚杆轴力控制机构，所述锚杆轴力控制机构包括固定法兰，在所述固定法兰上垂直设有固定螺杆，在所述固定螺杆上插接有与其周向固定轴向滑动连接的升降螺杆，所述固定螺杆和所述升降螺杆螺纹旋向相反、螺距不等，在所述固定底板、所述固定螺杆和所述升降螺杆上设有竖向穿线孔，使用时，模拟锚杆的固定端从底部穿过所述竖向穿线孔并固定在所述升降螺杆的上端，在所述固定螺杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭景琢，王若展，李钟顺，马庆伟，程雪松，张润泽，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：