CN104480977A - 一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置 - Google Patents

一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，包括弹簧上顶板1、弹簧下顶板2、千斤顶下顶板3、垫块4、I型螺母5、加载螺杆6、柱螺旋压缩弹簧7、弹簧定位轴8、穿心千斤顶9、II型螺母10、I型工作测力仪11、II型工作测力仪12和位移传感器13；采用这样的试验装置在试验过程中，千斤顶总出力和柱螺旋压缩弹簧的分担荷载大小分别由2个工作测力仪测量，因此可间接反算出各级荷载下岩石锚杆基础的荷载分担，岩石锚杆基础的位移可通过位移传感器直接测量，实现了对输电杆塔岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移全曲线的原位测量，并且结构简单、拆装便利，实现了原位抗拔试验装置的小型化和轻量化。

Description

一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置
技术领域
本发明涉及一种岩石锚杆试验装置，具体涉及一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置。
背景技术
输电线路岩石锚杆基础是通过砂浆或细石混凝土等胶结材料，将锚筋胶结于钻凿成型的岩孔内形成的锚杆基础。岩石锚杆基础可承受较大的上拔和水平荷载，能充分利用基岩的坚固性和锚筋抗拉承载力高的特点，与常用基础型式比较，具有减少开挖量、节省混凝土、减轻劳动量、降低工程造价的优点。
工程应用中，所利用的岩石锚杆基础的抗拔承载性能是通过由抗拔检测得到的荷载—位移曲线来评价的。岩石锚杆基础有多种破坏模式，其中包括锚筋—锚固体界面、锚固体—岩体界面等，其破坏过程是各部分材料渐次强化、软化并叠加的结果。材料的软化特性，导致岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移曲线具有强烈的峰后软化特性。岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移曲线的软化特性是材料软化特性的宏观表现，也是研究材料软化特性的重要手段。
当前，获得荷载—位移曲线的加载装置可分为原位试验装置和室内试验机。原位试验装置主要由高压油泵，油压千斤顶、横梁、反力墩、紧固件等5部分组成，全部试验装置以天然地基或反力基础做反力。原位试验装置具有结构简单，荷载加载能力高的优点，但由于原位试验装置的整体刚度较低，难于获得岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移全过程曲线。室内试验机室内试验机可完成材料的多种工况、复合工况的力学性能试验，可实现精确加载进程控制。室内试验机的整体刚度较大，可获得荷载—位移全过程曲线，但受限于试验对象的规格。
因此需要提供一种岩石锚杆试验装置，可以实现对输电杆塔岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移全曲线的原位进行测量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，所述试验装置包括从下至上三个水平面上分别设置的千斤顶下顶板、弹簧下顶板和弹簧上顶板；竖直方向穿过所述千斤顶下顶板、所述弹簧下顶板和所述弹簧上顶板设置的加载螺杆，
所述千斤顶下顶板3和所述弹簧下顶板2之间依次设置有穿心千斤顶9和II型工作测力仪12；所述弹簧下顶板2和所述弹簧上顶板1之间依次设置工作测力仪11和锚筋的II型螺母10；所述穿心千斤顶9、所述II型工作测力仪12、所述I型工作测力仪11和所述II型螺母10竖直方向上同轴心设置；所述弹簧下顶板2的上端面上设置有位移传感器13；
加载螺杆6纵穿所述千斤顶下顶板3、弹簧下顶板2和弹簧上顶板1上的通孔，在所述加载螺杆6和所述轴心之间设置有依次纵穿弹簧上顶板1、柱螺旋压缩弹簧7和所述弹簧下顶板2的弹簧定位轴8；所述千斤顶下顶板3外下方设置有垫块4。
优选地，所述弹簧上顶板1和所述弹簧下顶板2为完全相同的正方体结构。
优选地，所述通孔位于所述正方体结构的四个角上。
优选地，所述试验装置还包括I型螺母5，所述I型螺母5设置于所述加载螺杆6的两端并且紧贴于所述弹簧上顶板1的上端面和所述千斤顶下顶板3的下端面。
优选地，所述弹簧上顶板1的通孔向下凸出，所述弹簧下顶板2的通孔向上凸出，凸出部为圆形，所述柱螺旋压缩弹簧7的内径大于所述凸出部的外径。
优选地，所述II型螺母10为两个。
优选地，所述弹簧定位轴8由中心滑杆14和轴肩15组成。
本发明的有益效果为：
1)本装置实现岩石锚杆基础抗拔荷载—位移全过程曲线的原位测量，充分利用了柱螺旋压缩弹簧的刚度和变形特性，采用柱螺旋压缩弹簧和岩石锚杆基础并联承担由穿心千斤顶施加的外荷载，当岩石锚杆基础抗力达到峰值后软化时，柱螺旋压缩弹簧会承担岩石锚杆基础的卸荷。试验过程中，千斤顶总出力和柱螺旋压缩弹簧的分担荷载大小分别由2个工作测力仪测量，因此可间接反算出各级荷载下岩石锚杆基础的荷载分担。岩石锚杆基础的位移可通过位移传感器直接测量，因此本专利即实现对输电杆塔岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移全曲线的原位测量；
2)本专利结构简单、拆装便利，实现原位抗拔试验装置的小型化和轻量化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置的俯视图；
图2为本发明岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置的A-A剖视图；
图3为图2中弹簧定位轴的结构示意图；
图4为图2中弹簧下顶板的轴测图；
图5为图2中千斤顶顶板的轴测图；
附图标记说明：图中，0-锚筋，1-弹簧上顶板，2-弹簧下顶板，3-千斤顶顶板，4-垫块，5-I型螺母，6-加载螺杆，7-柱螺旋压缩弹簧，8-弹簧定位轴，9-穿心千斤顶，10-II型螺母，11-I型工作测力仪，12-II型工作测力仪，13-位移传感器，14-中心滑杆，15-轴肩
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1-图5，图1为本发明岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置的俯视图；图2为本发明岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置的A-A剖视图；图3为图2中弹簧定位轴的结构示意图；图4为图2中弹簧下顶板的轴测图；图5为图2中千斤顶顶板的轴测图。图中所示的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置包括弹簧上顶板1、弹簧下顶板2、千斤顶下顶板3、垫块4、I型螺母5、加载螺杆6、柱螺旋压缩弹簧7、弹簧定位轴8、穿心千斤顶9、II型螺母10、I型工作测力仪11、II型工作测力仪12和位移传感器13。
图中所示0即为岩石锚杆基础，所述II型螺母10为两个，所述弹簧上顶板1和所述弹簧下顶板2为完全相同的正方体结构，所述正方体结构的四个角上设置有互相对称并且完全相同的四个通孔，所述千斤顶下顶板3上设置有与上述四个通孔相对应的四个通孔，所述加载螺杆6分别纵穿所述四个通孔，所述I型螺母5设置于所述加载螺杆6的两端并且紧贴于所述弹簧上顶板1的上端面和所述千斤顶下顶板3的下端面；
所述垫块4位于所述千斤顶下顶板3外下方，所述千斤顶下顶板3上依次设置有中心孔重叠的穿心千斤顶9、II型工作测力仪12、弹簧下顶板2、I型工作测力仪11、II型螺母10和弹簧上顶板1，所述弹簧上顶板1和所述弹簧下顶板2相对设置有以所述中心孔为轴心的八个通孔，所述弹簧定位轴8的下端穿过所述弹簧下顶板2的通孔，所述弹簧定位轴8的上端依次穿过柱螺旋压缩弹簧7和所述弹簧上顶板1的通孔，所述位移传感器13设置于所述弹簧下顶板2的上端面，所述弹簧上顶板1的通孔向下凸出，所述弹簧下顶板2的通孔向上凸出，凸出部为圆形，所述柱螺旋压缩弹簧7的内径大于所述凸出部的外径，所述弹簧定位轴8由中心滑杆14和轴肩15组成。
具体地，穿心千斤顶9是岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置的动力装置，其出力促使弹簧下顶板2和岩石锚杆基础0同步受荷并发生位移。岩石锚杆基础0的荷载依次经千斤顶下顶板3和和垫块4传递至天然地基，其自由端则由II型螺母10紧固。弹簧下顶板2的荷载经柱螺旋压缩弹簧7传递至弹簧上顶板1，弹簧上顶板1与千斤顶下顶板3经加载螺杆6联接，加载螺杆6两端则由I型螺母5紧固，实现弹簧下顶板2受力在试验装置内的自平衡。
基于叠加原理，采用柱螺旋压缩弹簧7和岩石锚杆基础0并联承担由穿心千斤顶9施加的外荷载，当岩石锚杆基础0抗力达到峰值后软化时，柱螺旋压缩弹簧7会承担岩石锚杆基础0的卸荷。试验过程中，穿心千斤顶9总出力和柱螺旋压缩弹簧7的分担荷载大小分别由II型工作测力仪测量12和I型工作测力仪11这两个传感器分别测量，因此可间接反算出各级荷载下岩石锚杆基础0的荷载分担。岩石锚杆基础的位移可通过位移传感器13直接测量，即实现对输电杆塔岩石锚杆基础的抗拔荷载—位移全曲线的原位测量，并且结构简单、拆装便利，实现了原位抗拔试验装置的小型化和轻量化。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，
所述试验装置包括从下至上三个水平面上分别设置的千斤顶下顶板(3)、弹簧下顶板(2)和弹簧上顶板(1)；竖直方向穿过所述千斤顶下顶板(3)、所述弹簧下顶板(2)和所述弹簧上顶板(1)设置的加载螺杆(6)，
所述千斤顶下顶板(3)和所述弹簧下顶板(2)之间依次设置有穿心千斤顶(9)和II型工作测力仪(12)；所述弹簧下顶板(2)和所述弹簧上顶板(1)之间依次设置工作测力仪(11)和锚筋的II型螺母(10)；所述穿心千斤顶(9)、所述II型工作测力仪(12)、所述I型工作测力仪(11)和所述II型螺母(10)竖直方向上同轴心设置；所述弹簧下顶板(2)的上端面上设置有位移传感器(13)；
加载螺杆(6)纵穿所述千斤顶下顶板(3)、弹簧下顶板(2)和弹簧上顶板(1)上的通孔，在所述加载螺杆(6)和所述轴心之间设置有依次纵穿弹簧上顶板(1)、柱螺旋压缩弹簧(7)和所述弹簧下顶板(2)的弹簧定位轴(8)；所述千斤顶下顶板(3)外下方设置有垫块(4)。
2.根据权利要求1所述的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，所述弹簧上顶板(1)和所述弹簧下顶板(2)为完全相同的正方体结构。
3.根据权利要求2所述的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，所述通孔位于所述正方体结构的四个角上。
4.根据权利要求3所述的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括I型螺母(5)，所述I型螺母(5)设置于所述加载螺杆(6)的两端并且紧贴于所述弹簧上顶板(1)的上端面和所述千斤顶下顶板(3)的下端面。
5.根据权利要求1所述的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，所述弹簧上顶板(1)的通孔向下凸出，所述弹簧下顶板(2)的通孔向上凸出，凸出部为圆形，所述柱螺旋压缩弹簧(7)的内径大于所述凸出部的外径。
6.根据权利要求1所述的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，所述II型螺母(10)为两个。
7.根据权利要求1所述的岩石锚杆基础抗拔荷载试验装置，其特征在于，所述弹簧定位轴(8)由中心滑杆(14)和轴肩(15)组成。
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