本发明专利技术公开了一种锚索的高强恒阻伸长装置及其使用方法，它包括筒形套管、拔丝模和冷拔杆体；所述的拔丝模为锥形模，拔丝模和套管通过螺纹或高强螺栓相连；冷拔杆体是一段变径金属杆，一端为粗段、另一端为细段，粗段和细段之间为锥形段，锥形段的锥度与拔丝模锥度相匹配，冷拔杆体粗端嵌套在套管内，细段端部从拔丝模孔口引出；套管的尾部设有用于安装托盘及锁紧螺母的外螺纹，冷拔杆体细段端部设有用于连接锚索的外螺纹，或者在冷拔杆体细段端部设有用于连接锚索体的外螺纹；在套管的尾部设有用于连接另一锚索体的端堵。本发明专利技术除了实现恒阻变形外，拉拔的另一个有益效果为杆体通过模孔后，强度大幅提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种矿山、隧道、水利水电等工程领域支护时用的锚索，尤其涉及锚索的伸长装置。
技术介绍
在矿山、隧道、水利水电等工程领域支护时，锚索是应用很多的支护装备。随着开采深度不断增大以及大規模地下工程的建设，面临的地质条件越来越复杂，围岩经常表现出大变形特点。当围岩变形量较大，超过锚索所能够承受的范围时，将导致锚索破坏失效，进而造成地下工程失稳破坏事故。这种情况下要求所使用的锚索在围岩发生大变形时可以受拉伸长而本身不发生破坏，以适应围岩变形。目前，国内采用的可变形伸长装置主要采用碟形或葫芦形托盘、可变形杆体或衬垫、改进钢绞线的锚具、挤压可滑动钢套等装置来适应围岩体的大变形。上述装置允许变形量一般较小，不能适应大变形的特点，而允许变形量较大的装置，能提供的有效阻力不足，性能不够稳定，不能满足现代地下工程支护需求。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供ー种高强恒阻伸长装置。将本装置应用于锚索中，在围岩发生大变形时，可以在高荷载条件下受拉伸长而本身不发生破坏，确保大变形岩土工程的安全。为达到上述目的，本专利技术采取的方案是技术方案一一种锚索的高强恒阻伸长装置，其特征在于，它包括筒形套管、拔丝模和冷拔杆体；所述的拔丝模为锥形模，拔丝模和套管通过螺纹或高强螺栓相连；冷拔杆体是一段变径金属杆，一端为粗段、另一端为细段，粗段和细段之间为锥形段，锥形段的锥度与拔丝模锥度相匹配，冷拔杆体粗端嵌套在套管内，细段端部从拔丝模孔ロ引出；套管的尾部设有用于安装托盘及锁紧螺母的外螺纹，冷拔杆体细段端部设有用于连接锚索的外螺纹。技术方案ニ 一种锚索的高强恒阻伸长装置，其特征在于，它包括筒形套管、拔丝模和冷拔杆体；所述的拔丝模为锥形模，拔丝模和套管通过螺纹或高强螺栓相连；冷拔杆体是一段变径金属杆，一端为粗段、另一端为细段，粗段和细段之间为锥形段，锥形段的锥度与拔丝模锥度相匹配，冷拔杆体粗端嵌套在套管内，细段端部从拔丝模孔ロ引出；冷拔杆体细段端部设有用于连接锚索体的外螺纹；在套管的尾部设有用于连接另ー锚索体的端堵，端堵通过内螺纹与套管相连。上述两个技术方案中套管直径和壁厚应符合锚固カ要求，其长度对应于冷拔杆体粗端长度；上述两个技术方案中冷拔杆体均有以下三种结构形式I、实心变径圆钢结构；2、变径空心钢管结构，钢管粗段的终端设有锁块，作为杆体拉拔极限；3、杆体粗段采用空心结构，细段采用实心结构，钢管粗段的终端设有锁块，作为杆体拉拔极限；锥形段和细端的连接采用螺纹、鋳造或焊接连接结构上述的拔丝模材料可以选用硬质合金或优质钢。为了防止冷拔杆体受损伤或被拉断，可以在冷拔杆体和拔丝模上涂抹有润滑剤，润滑剂的材料可以选用肥皂、植物油。当冷拔杆体采用空心钢管制成时，为了防止杆体拉拔过程中，内表面产生损伤影响杆体強度，可以在管内设置圆钢芯。本专利技术技术方案ー用于普通锚索及单根式小锚索，使用时，通过加工有锚索穿孔 的圆盘将锚索体连接在冷拔杆体细段端部。本专利技术技术方案ニ用于对穿式横阻伸长锚索，使用时，通过加工有锚索穿孔的圆盘将ー个锚索体连接在冷拔杆体细段端部；通过端堵和圆盘将另ー个锚索体连接在套管尾部。本专利技术依据在于金属的冷拔性能，冷拔的过程中可以产生持续变形，并保持恒定的拉拔力。当采用棒材拉拔时，根据金属塑性力学理论，可以得到杆体工作应カ计算公式为σ￡ = σ, (I + ^^)[1 - 3ηα ] + σ, tan or + 0.15/ ^ σν(I)其中，σ,为拉拔应力，即工作应力，也就是拔丝模出口处杆体的轴向应力；03为杆体拉拔前后的平均变形抗力；α为模角ば为摩擦系数；％为原始直径巩为拔出后直径；Ld为定径区长度。杆体拉カ即恒阻伸长装置提供的阻カ为F = σΛ X — D,2( 2 )根据杆体拉出前后直径、断面减缩率、材料性质、模角、润滑剂种类等因素不同，拉拔カ小则几吨，最大可达到上千吨。本专利技术高强恒阻伸长装置的工作原理大致是当围岩发生变形时会对锚索产生拉力，该拉カ经由钢绞线传递到冷拔杆体，由于冷拔杆体较粗一端直径大于拔丝模孔ロ内径，拔丝模阻止其向外运动，二者之间会产生很大的挤压力。当拉カ超过冷拔杆体的塑形变形カ时，冷拔杆体在纵向拉力和拔丝模横向压力的作用下发生颈缩现象，其截面变小，杆体被缓慢拔出。这种变形可以持续进行，并保持恒定的拉拔カ，这样就实现了恒阻连续大变形的目的。本专利技术恒阻伸长装置充分利用钢筋/钢管的冷拔性能，所受拉カ大于其额定拉拔カ时可以产生持续变形，允许冷拔杆体发生较大位移以适应围岩变形，并保持恒定的阻力，在此过程中还可以不断地吸收围岩变形能量，另外还提高了锚索的抗震性能，确保大变形岩土工程的安全。除了实现恒阻变形外，拉拔的另ー个有益效果为杆体通过模孔后，强度大幅提高。此外，本专利技术还具有可提供阻カ大，结构简单，性能稳定等特点。附图说明下面结合附图与具体应用实例对本专利技术作进ー步说明图I为高强恒阻伸长装置剖面示意图，图中以变径空心钢管结构为例；图2为拉拔变形结构原理图，图中以实心结构为例；图3为本专利技术应用于普通锚索的示意图；图4为本专利技术应用于对穿锚索的实施例示意图；图5为本专利技术应用于单根小锚索的示意图。 图例说明，I-套管，2-拔丝模，3-冷拔杆体，4-第一外螺纹，5-第二外螺纹，6_内螺纹，7-高强螺栓，8-圆盘，9-锚索体，10-外端盖，11-锁紧螺母，12-锚盘，13-混凝土墩，14-注浆管，15-端堵结构，16-带收缩孔的螺母，17-锁块。具体实施例方式结合图I进ー步说明本专利技术恒阻伸长装置第一种技术方案的构造。一种锚索的高强恒阻伸长装置，它包括筒形套管I、拔丝模2和冷拔杆体3 ;所述的拔丝模2是锥形摸，拔丝模2和套管I通过螺纹或高强螺栓7相连，冷拔杆体2是一段变径金属杆，一端为粗段、一端为细段，粗段和细段之间为锥形段，锥形段的锥度与拔丝模2的锥度相匹配；冷拔杆体3粗段嵌套在套管I内，冷拔杆体3细段端部从拔丝模2孔ロ引出；套管I的尾部设有用于安装锁紧螺母的第一外螺纹4，冷拔杆体的细段端部设有用于连接锚索的第二外螺纹5。上述的套管I直径和壁厚应符合锚固カ要求，其长度对应于冷拔杆体3粗端长度；上述的拔丝模2材料可以选用硬质合金或优质钢。拔丝模2具有非常大的强度可以经受很大的轴向拉、压力，过程中发生的变形量很小；上述的冷拔杆体3有以下结构形式，图I仅示出变径空心钢管结构I、实心变径圆钢结构；2、变径空心钢管结构，钢管粗段的终端设有锁块17作为杆体拉拔极限，如图I所示；3、杆体粗段采用空心结构，细段采用实心结构，钢管粗段的终端设有锁块17，作为杆体拉拔极限；锥形段和细端的连接采用螺纹、鋳造或焊接连接结构。当冷拔杆体采用空心钢管制成时，为了防止冷拔杆体3拉拔过程中，内表面产生损伤影响杆体強度，可以在管内设置圆钢芯。为了防止冷拔杆体受损伤或被拉断，在冷拔杆体3和拔丝模2上涂抹有润滑剂，润滑剂的材料可以选用肥皂、植物油均可。本装置还可应用于两个锚索之间，为此，在套管I的尾部设有用于连接锚索的内螺纹6。本专利技术依据金属的冷拔原理，如图2所示冷拔杆体3与拔丝模2保持接触，冷拔杆体3受拉カF时，拔丝模2对冷拔杆体3作用有摩擦力T和正压カN，由于冷拔杆体3的刚度比拔丝模的刚度小，其截面被压缩，逐渐被拉出拔丝模2。冷拔的过程中可以产生持续变形，并保持本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锚索的高强恒阻伸长装置，其特征在于，它包括筒形套管、拔丝模和冷拔杆体；所述的拔丝模为锥形模，拔丝模和套管通过螺纹或高强螺栓相连；冷拔杆体是一段变径金属杆，一端为粗段、另一端为细段，粗段和细段之间为锥形段，锥形段的锥度与拔丝模锥度相匹配，冷拔杆体粗端嵌套在套管内，细段端部从拔丝模孔ロ引出；套管的尾部设有用于安装托盘及锁紧螺母的外螺纹，冷拔杆体细段端部设有用于连接锚索的外螺纹；要求套管直径和壁厚应符合锚固カ要求，其长度对应于冷拔杆体粗端长度。2.如权利要求I所述的高强恒阻伸长装置，其特征在于，在冷拔杆体和拔丝模上涂抹有润滑剤。3.如权利要求I所述的高强恒阻伸长装置，其特征在于，所述的冷拔杆体有以下三种结构形式 一是实心变径圆钢结构； ニ是变径空心钢管结构，钢管粗段的终端设有锁块，作为杆体拉拔极限； 三是杆体粗段采用空心结构，细段采用实心结构，钢管粗段的终端设有锁块，作为杆体拉拔极限。4.如权利要求3所述的高强恒阻伸长装置，其特征在于，在变径空心钢管内设置有圆钢芯。5.如权利要求1-4任一所述的锚索的高强恒阻伸长装置的使用方法，其特征在于，它用于普通锚索及单根式小锚索，使用时，通过加工有锚索穿孔的圆盘将锚索体连接在冷拔杆体细段端部。6.一种锚索的高强恒阻伸长装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，吴学震，乔卫国，蒋宇静，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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