一种减震耗能的新型预应力锚杆结构制造技术

一种减震耗能的新型预应力锚杆结构，包括减震耗能自由段和锚固段，减震耗能自由段包括锚杆杆体和减震耗能装置，减震耗能装置包括保护壳、减震弹簧、细杆和限位环。本申请的锚杆结构可以将锚杆受拉和受压状态分离开来，张拉和工作状态时减震耗能装置只起到锚固和传递拉力的作用；地震时，锚杆结构处于受压状态时，减震耗能装置发挥作用，防止锚杆整体受压发生锚杆弯折或被压出土体等问题，同时消耗部分地震能量。锚杆结构不需要外界的人为干预和复杂的算法控制，自身具有随外力和速度自发变刚度的特性，随地震作用主动工作；无需监测、计算与控制系统，体积小巧；构造简单，原理易懂，技术门槛低，施工方便。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及支挡结构领域，是一种可实现预应力张拉的减震耗能的新型预应力锚杆结构，可以在隧道减震耗能，保护围岩、衬砌方面起到巨大作用。

技术介绍

1、隧道开挖结束后对于隧道的支护，喷锚支护作为最普遍使用的支护方法之一，在土、岩质隧道中都可以适用，该支护结构在隧道使用中产生的支护作用不容忽视，然而，当面临到隧道灾害，致使支护失效时，就极易发生隧道失稳甚至坍塌。当地震发生时，由于地震的往复作用，锚杆锚固段随着土体发生往复作用，容易致使原有锚杆的预应力(张拉)状态发生改变，变为受压状态，锚杆极易发生受压错断甚至锚具失效导致锚杆被压出土体。

2、目前的隧道支护中，往往忽略了地震作用下对于锚杆支护结构的保护，考虑到锚杆的预应力张拉特性，目前技术通常选用弹簧或阻尼结构简单的施加在锚杆自由段中，没有考虑对锚杆预应力的施加和工作性能的削弱。中国专利申请201911373495.1，简单的将阻尼结构放置在锚杆杆体中，将锚杆自由段割裂成几个分段，无法施加和传递预应力，往复运动中无法及时的提供支护力，无法提供正常使用下的锚杆作用效果。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的不足，本申请提供了一种减震耗能的新型锚杆结构。

2、本申请的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种减震耗能的新型预应力锚杆结构，包括减震耗能自由段1和锚固段2；

4、所述减震耗能自由段1包括锚杆杆体3和减震耗能装置4，所述减震耗能装置4有一个或多个，所述减震耗能装置4设置于所述锚杆杆体3上。

5、其中：

6、所述减震耗能装置4包括保护壳5、减震耗能弹簧6、细杆7和限位环8；所述细杆7有两根，分别固定连接于所述减震耗能弹簧6的两端；所述限位环8有两个，分别固定连接于两根所述细杆，如此，两个限位环8通过两根细杆7分别与减震耗能弹簧6的两端相连且限位于保护壳5内部；所述保护壳5为封闭壳并在前后两侧设置有预留孔9，所述预留孔9的孔径与锚杆杆体3一致，且保护壳5能够打开；

7、所述锚杆杆体3穿过减震耗能装置4的保护壳5上的预留孔，与保护壳内的限位环固定连接。

8、与现有技术相比，本申请具有以下优点和有益效果：

9、1、结构振动控制和自我保护作用：本申请的减震耗能的新型锚杆结构可以将锚杆受拉和受压状态分离开来，张拉和工作状态时减震耗能装置只起到锚固和传递拉力的作用；地震来临时，由于地震的往复作用，使得整体锚杆随着土体运动，容易致使锚杆受压破坏以及锚具失效导致锚杆被压出土体，本申请锚杆结构在工作中，当处于受压状态时，减震耗能装置发挥作用，弹簧受到挤压，防止锚杆整体受压发生锚杆突出失效等问题，而且，保护壳的开孔内小外大，减震耗能自由段锚杆杆体地震时受土体错动剪切时可以弯折，从而保护锚杆在受剪过程也不被破坏，同时达到减震耗能的目的。

10、2、耗能作用：地震波伴随着巨大能量，传递到岩土临空面的松动体，使松动体发生周期往复位移，而本申请的减震耗能装置弹簧能够消耗部分地震能量。

11、3、自发主动性：结构不需要外界的人为干预和复杂的算法控制，自身具有随外力和速度自发变刚度的特性，随地震作用主动工作。

12、4、变形自适应性：无论在静力还是动力作用下，均能够随岩土松动体协调变形，优化了锚杆的在地震作用下的传力作用，增强了支护稳定性。

13、5、所占空间小：相比传统主动或半主动结构振动控制技术，本申请无需监测、计算与控制系统，体积小巧。

14、6、静动力减震耗能一体化：相比传统耗能减震锚杆，本申请将保有了锚杆的预应力张拉属性，使得结构不论在静力还是动力作用下都能发挥其效果，构造简单，原理易懂，技术门槛低，施工方便。

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【技术保护点】

1.一种减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，包括减震耗能自由段(1)和锚固段(2)；

2.根据权利要求1所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，其中：

3.根据权利要求2所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，所述锚杆杆体(3)与保护壳内的限位环(8)通过焊接或一体铸造的手段固定连接。

4.根据权利要求2所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，所述减震耗能装置(4)的减震耗能弹簧(6)刚度小于锚杆杆体(3)刚度。

5.根据权利要求2所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，减震耗能自由段(1)端头通过锚具(10)锚固于喷筑混凝土墙(11)表面上，减震耗能自由段(1)处于浅层岩土体中，锚固段(2)通过注浆体锚固于深层稳定岩土体内。

6.根据权利要求2所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，保护壳(5)的开孔内小外大，减震耗能自由段(1)的锚杆杆体(3)在地震情况下受土体错动剪切时能够弯折，从而避免锚杆在受剪过程中被破坏，同时达到减震耗能的目的。

【技术特征摘要】

1.一种减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，包括减震耗能自由段(1)和锚固段(2)；

2.根据权利要求1所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，其中：

3.根据权利要求2所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，所述锚杆杆体(3)与保护壳内的限位环(8)通过焊接或一体铸造的手段固定连接。

4.根据权利要求2所述的减震耗能的新型预应力锚杆结构，其特征在于，所述减震耗能装置(4)的减震耗能弹簧(6)刚度小于锚杆杆体(3)刚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瀚，何超，周顺华，张小会，狄宏规，陕耀，李晖，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：