CN104929120A - 锚杆及用于固定建筑物的支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防止破坏固定建筑物的工具，公开了一种锚杆及用于固定建筑物的支撑装置，该锚杆(10)包括杆体(11)、第一中空套筒(12)以及能够阻止所述杆体(11)移动以提供抗压力的抗压装置(13)，所述杆体(11)的第一端与所述第一中空套筒(12)滑动连接，所述杆体(11)的第二端从所述第一中空套筒(12)伸出。本发明提供的锚杆能够在提供较大拉伸量的同时抵抗较大的压力，从而防止固定建筑物由于地面的沉陷而失衡，造成损害，而且，反复的压、拉也不会影响锚杆的性能。

Description

锚杆及用于固定建筑物的支撑装置

技术领域

本发明涉及用于防止破坏固定建筑物的工具，具体地，涉及一种锚杆及用于固定建筑物的支撑装置。

背景技术

锚杆经常设置在固定建筑物的下面以支撑固定建筑物，例如，为了保证架设在输电杆塔上的输电线路的安全运行，通常在输电杆塔的下方设置锚杆，特别是对于输电杆塔建立在沉陷区地面(由于煤炭开采造成的)时，输电杆塔最大的危害在于其随着地面的沉降(整体沉降和不均匀沉降)，因此此时在输电杆塔的下方设置锚杆更是尤为重要，具体的，可以在输电杆塔的塔基的下方先设置大板基础(例如，混凝土板)并使塔基底部的四个基础与该大板基础固定(例如可以通过混凝土浇筑实现)，同时在大板基础的下方设置锚杆。

传统的，设置在大板基础下方的锚杆一般为刚性锚杆，实际上大多为钢筋，而由于这种锚杆(钢筋)属于小变形材料的锚杆，因此在工程中不能有较大的伸长量，特别是对于输电杆塔建立在沉陷区地面的情况，当地面发生不均匀沉降时，该锚杆不能提供恒定的拉力，从而必然会造成锚杆的突然断裂，进而造成输电杆塔塔基的破坏，影响输电线路的安全正常运行。

对此，现有技术中有一些应用于煤矿的能够提供恒定拉力和大拉伸量的锚杆，然而这类锚杆由于主要运用于煤矿中，而煤矿中主要运用锚杆的拉伸性能，锚杆的承压能力很弱，因此这类锚杆无法根据地面的沉降进行拉、压两方面的调节，从而无法适应于沉陷区地面的不均匀沉降。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有大拉伸量、承压能力强的锚杆。

为了实现上述目的，本发明提供一种锚杆，该锚杆包括杆体、第一中空套筒以及能够阻止所述杆体移动以提供抗压力的抗压装置，所述杆体的第一端与所述第一中空套筒滑动连接，所述杆体的第二端从所述第一中空套筒伸出。

优选地，所述抗压装置包括：第二中空套筒，该第二中空套筒套设在所述杆体的外部且与所述第一中空套筒的第一端连接；夹具，该夹具沿所述杆体的轴向设置且位于所述第二中空套筒内，所述夹具的下端的外轮廓直径大于所述第二中空套筒的下端的内轮廓直径以使所述夹具能够通过所述第二中空套筒内壁的挤压而夹紧所述杆体以阻止所述杆体移动。

优选地，所述夹具的外轮廓为锥形，所述第二中空套筒的内轮廓为与所述夹具的外轮廓相匹配的锥形。

优选地，所述夹具包括至少两片夹片，所述至少两片夹片沿所述杆体的周向布置并能够收缩和释放，在收缩情况下，所述至少两片夹片能够通过所述第二中空套筒内壁的挤压而夹紧所述杆体从而阻止所述杆体移动。

优选地，所述抗压装置包括：弹簧座，该弹簧座套设在所述杆体的外部且与所述第二中空套筒连接；弹簧，该弹簧位于所述弹簧座内且套设在所述杆体的外部，所述弹簧压缩在所述弹簧座与所述夹具的端部之间。

优选地，该锚杆包括设置在所述第一中空套筒内的限位件，该限位件用于使所述第一中空套筒能够在该第一中空套筒与所述杆体的作用力下滑动。

优选地，所述限位件形成在所述杆体的第一端部，以使所述第一中空套筒能够在该第一中空套筒与所述杆体之间的摩擦力的作用下滑动。

优选地，所述锚杆包括与所述杆体的第二端部连接且能够使所述杆体在预定角度范围内转动的连接装置。

优选地，所述连接装置包括具有第一凹部的第一部分、与所述第一部分连接并具有第二凹部的第二部分以及与所述杆体固定连接的球体，所述第一凹部与第二凹部能够形成用于容纳所述球体的球形空间且该球形空间大于所述球体的体积以使所述杆体在预定角度范围内转动。

优选地，所述第二凹部在所述第二部分的下端形成开口且该开口能够阻止所述球体从所述第二部分脱离。

本发明提供的锚杆能够在提供较大拉伸量的同时抵抗较大的压力(也就是提供抗压力)，从而防止固定建筑物由于地面的沉陷而失衡，造成损害，而且，反复的压、拉也不会影响锚杆的性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的实施方式提供的锚杆的结构示意图。

图2是图1所示的锚杆的夹具的俯视图。

图3是图2所示的锚杆的夹具的剖视图。

图4是图1所示的锚杆的第二中空套筒的剖视图。

图5是图1所示的锚杆的弹簧座的剖视图。

图6是图1所示的锚杆的局部剖视图。

图7是图1所示的锚杆的使用状态示意图(地表未沉陷时)。

图8是图1所示的锚杆的使用状态示意图(地表沉陷时)

附图标记说明

10：锚杆；           11：杆体；            11a：限位件；

12：第一中空套筒；   13：抗压装置；        13a：第二中空套筒；

13b：夹具；          13b-1：夹片；         13c：弹簧座；

13d：弹簧；          14：连接装置；        14a：第一部分；

14b：第二部分；      14c：球体；           15：基础杆；

16：封堵；           20：基础板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种锚杆，如图1所示，该锚杆10包括杆体11、第一中空套筒12以及能够阻止杆体11移动以提供抗压力的抗压装置13，其中，杆体11的第一端与第一中空套筒12滑动连接，杆体11的第二端从第一中空套筒12伸出。

本发明提供的锚杆一方面通过第一中空套筒12相对于杆体11的滑动从而提供较大的拉伸量(拉伸量的大小取决于第一中空套筒12与杆体11之间的配合长度，该配合长度可以根据实际需要进行选择)，另一方面通过抗压装置13为锚杆提供抗压力(在本申请中指的是支撑力)从而防止杆体11在第一中空套筒12内移动，例如，当该锚杆用于支撑固定建筑物，特别是固定建筑物建立在开采沉陷区的地面上时，在固定建筑物下方的地面发生沉降时，上述锚杆能够通过抗压装置13阻止杆体11在第一中空套筒12内移动，从而使杆体11为其上方的固定建筑物提供支撑，以保证固定建筑物的平衡维持其稳定性，需要说明的是，锚杆的尺寸大小、抗压性能、拉伸量都可以根据实际工况进行设计。

也就是说，本发明提供的锚杆能够在提供较大拉伸量的同时抵抗较大的压力(也就是提供抗压力)，从而防止固定建筑物由于地面的沉陷而失衡，造成损害，而且，反复的压、拉也不会影响锚杆的性能，而且，本发明提供的锚杆还可以用于对拉伸量具有较大需求并对抗压能力具有一定要求的岩土锚固领域。

其中，如图2至图6所示，抗压装置13包括夹具13b(如图2和图3所示)和第二中空套筒13a(如图4所示)，第二中空套筒13a套设在杆体11的外部且与第一中空套筒12的第一端连接(例如，可以为螺纹连接，具体地，可以在第一中空套筒12的外壁设置外螺纹，在第二中空套筒13a的内壁的相应位置设置内螺纹)，夹具13b沿杆体11的周向设置且位于第二中空套筒13a内，夹具13b的下端的外轮廓直径大于第二中空套筒13a的下端的内轮廓直径以使夹具13b能够通过第二中空套筒13a内壁的挤压而夹紧杆体11从而阻止杆体11移动。优选地，夹具13b的外轮廓为锥形，第二中空套筒13a的内轮廓为与夹具13b的外轮廓相匹配的锥形。

进一步地，夹具13b可以有多种形式，例如，夹具13b可以为弹性件，以通过弹性件的弹性而使夹具13b夹紧杆体11从而阻止杆体11移动，优选地，夹具13b包括至少两片夹片13b-1，所述至少两片夹片13b-1沿杆体11的周向布置并能够收缩和释放，在收缩情况下，所述至少两片夹片13b-1能够通过第二中空套筒13a内壁的挤压而夹紧杆体11从而阻止杆体11移动。

另外，抗压装置13还包括弹簧座13c和弹簧13d，弹簧座13c套设在杆体11的外部且与第二中空套筒13a连接，结合上文，也就是说，第二中空套筒13a的一端与第一中空套筒12连接，第二中空套筒13a的另一端与弹簧座13c连接。所述弹簧13d位于弹簧座13c内且套设在杆体11的外部，弹簧13d压缩在弹簧座13c与夹具13b的端部之间，当上述锚杆受压时，杆体11具有向下运动的趋势，此时夹具13b在弹簧的弹力和杆体11的摩擦力的作用下向下运动，随着第二中空套筒13a的限制(该作用是由第二中空套筒13a内轮廓形状以及夹具13b的外轮廓形状决定的)，夹具13b逐渐夹紧杆体11，从而阻止杆体11的移动。

其中，上述锚杆还包括设置在第一中空套筒12内的限位件11a，该限位件11a用于使第一中空套筒12能够在该第一中空套筒12与杆体11的作用力下滑动，其中限位件12的形式有很多，例如该限位件12可以是一端抵靠在杆体11的第一端部同时另一端抵靠在第一中空套筒12的第二端部的弹簧，优选地，所述限位件11a形成在杆体11的第一端部，以使第一中空套筒12能够在该第一中空套筒12与杆体11之间的摩擦力的作用下滑动，例如，限位件11a可以包括圆椎部分和与该圆椎部分下端连接的圆柱部分，且圆柱部分的直径稍大于第一中空套筒12的内径，当锚杆受到拉力(例如，当地面沉降时)时，第一中空套筒12能够在恒定的拉力的作用下向下滑动(这里说的恒定的拉力是由于第一中空套筒12与杆体11之间恒定的摩擦力决定的，该摩擦力的大小可以根据实际工况进行设定)，即，此时锚杆处于拉伸状态，锚杆在拉伸的过程中能够吸收地面沉降所释放的能量，这里吸收的能量可以通过下述方法得出：根据锚杆的拉伸过程绘制力-位移曲线(这里的力是指第一中空套筒12与杆体11之间的恒定的摩擦力，位移是指第一中空套筒12向下移动的位移)，曲线与坐标轴之间形成的面积即为其吸收的能量。

另外，为了提高锚杆的的调节性能，锚杆10还包括与杆体11的第二端部连接且能够使杆体11在预定角度范围(例如，0°-30°)内转动的连接装置14。其中，连接装置14包括具有第一凹部的第一部分14a、与第一部分14a连接(例如，通过螺栓连接)并具有第二凹部的第二部分14b以及与杆体11固定连接的球体14c(杆体11与球体14c可以是螺纹连接)，第一凹部与第二凹部能够形成用于容纳球体14c的球形空间且该球形空间大于球体14c的体积以使所述杆体11在预定角度范围内转动。另外，第二凹部在第二部分14b的下端形成开口且该开口能够阻止球体14c从第二部分14b脱离。也就是说，本发明中，通过第一凹部与第二凹部形成的球形空间将球体14c限制于连接装置14中，球体14c可以在球形空间中自由转动一定角度(0°-30°)，从而提高在复杂地质条件中锚杆的活动自由性和调节性。

另外，所述锚杆10还包括从第一部分14a的背向第一凹部的一侧延伸的基础杆15，以提高锚杆10的稳定性。

进一步地，所述第一中空套筒12的第二端设置有封堵16，以使锚杆在锚固于固定岩体中的过程中保护锚杆内部(也就是第一中空套筒12内)，从而防止沙石等杂物进入第一中空套筒12内而影响锚杆10的使用，例如，所述封堵16可以为螺纹连接于第一中空套筒12的第二端的螺母。

本发明提供的锚杆能够在提供较大拉伸量的同时抵抗较大的压力，使该锚杆具有更强的适应性，从而抵抗地面不均匀沉降所带来的危害。

根据发明的另一个方面，本发明还提供一种用于固定建筑物的支撑装置，其中，该支撑装置包括基础板20以及上述锚杆10，该锚杆的杆体11的第二端部与基础板20固定，例如，所述固定建筑物为输电杆塔。这里需要说明的是，基础板20一般为混凝土板，通过基础板20可将固定建筑物的各个角浇筑在一起(例如输电杆塔的四个支腿)，使其相对位置固定，无论地表如何沉降，固定建筑物的各个角始终处在一个平面上，即使整体倾斜也在一个倾斜面上，这样就能大大降低采空塌陷对固定建筑物的影响。

使用时，将固定建筑物与基础板20通过混凝土浇筑固定在一起，同时将锚杆10固定在基础板20的下方，通常在基础板20的四个角分别固定锚杆，当基础板20所处地表未发生沉陷时，各锚杆与其他普通锚杆(即现有技术中的一般锚杆)一样起支撑作用，此时锚杆并为发生拉伸，如图7所示；

当基础板20所处地表发生沉陷时(例如，基础板20的一角所处地表发生沉陷)，则基础板20的所述一角下方的地层与基础板20脱离，该处的锚杆将随沉陷区发生拉伸现象(即，第一中空套筒12相对杆体11向下滑动)，如图8所示；当然，也有可能基础板20的各个角的下方的地表均发生沉陷，此时各锚杆随着不同的沉降量而发生不同的长度的拉伸，同时锚杆由于抗压装置的存在也能为基础板20提供较大的支撑力(发生沉降的区域只通过锚杆对基础板20进行支撑，不发生沉降的区域通过地基与锚杆共同对基础板20提供支撑)，进而保证基础板20并不随地陷而下沉，仍能保持水平以保证固定建筑物的稳定，进而保证固定建筑物不受破坏。另外，根据基础板20的不同形式以及锚杆的支撑力的需求，基础板20的各角可对应多个锚杆，例如，每个角可以安装4个锚杆，这样不仅能够增大对基础板20一角的支撑力同时也能更好的调节基础板20一角的沉降，发挥锚杆与基础板20、岩层的耦合作用，更好的保证基础的稳定性。

另外，在使用时，锚杆的连接装置14固定在基础板20内，例如可以通过混凝土浇筑的方式固定，这样可以使锚杆与基础板20形成铰接，打破常规的刚性连接，从而避免基础板20发生刚性破坏，同时，由于杆体11能够在一定角度范围内转动，从而可以抵抗由于沉降、平移引起的锚杆抗剪性降低，最终有效地保证基础的平衡，

其中，所述锚杆的基础杆15为L型，该基础杆15的一端固定在基础板20内，另一端悬挂在基础板20的板面上，从而进一步增加锚杆的稳定性。

本发明提供的锚杆，集恒定拉力、大拉伸量、强抗压性、高吸收能量的特点于一体，能够有效抵抗地面不均匀沉降，保障开采沉陷区固定建筑物的安全。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锚杆，其特征在于，该锚杆(10)包括杆体(11)、第一中空套筒(12)以及能够阻止所述杆体(11)移动以提供抗压力的抗压装置(13)，所述杆体(11)的第一端与所述第一中空套筒(12)滑动连接，所述杆体(11)的第二端从所述第一中空套筒(12)伸出。

2.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述抗压装置(13)包括：

第二中空套筒(13a)，该第二中空套筒(13a)套设在所述杆体(11)的外部且与所述第一中空套筒(12)的第一端连接；

夹具(13b)，该夹具(13b)沿所述杆体(11)的轴向设置且位于所述第二中空套筒(13a)内，所述夹具(13b)的下端的外轮廓直径大于所述第二中空套筒(13a)的下端的内轮廓直径以使所述夹具(13b)能够通过所述第二中空套筒(13a)内壁的挤压而夹紧所述杆体(11)以阻止所述杆体(11)移动。

3.根据权利要求2所述的锚杆，其特征在于，所述夹具(13b)的外轮廓为锥形，所述第二中空套筒(13a)的内轮廓为与所述夹具(13b)的外轮廓相匹配的锥形。

4.根据权利要求2所述的锚杆，其特征在于，所述夹具(13b)包括至少两片夹片(13b-1)，所述至少两片夹片(13b-1)沿所述杆体(11)的周向布置并能够收缩和释放，在收缩情况下，所述至少两片夹片(13b-1)能够通过所述第二中空套筒(13a)内壁的挤压而夹紧所述杆体(11)从而阻止所述杆体(11)移动。

5.根据权利要求4所述的锚杆，其特征在于，所述抗压装置(13)包括：

弹簧座(13c)，该弹簧座(13c)套设在所述杆体(11)的外部且与所述第二中空套筒(13a)连接；

弹簧(13d)，该弹簧(13d)位于所述弹簧座(13c)内且套设在所述杆体(11)的外部，所述弹簧(13d)压缩在所述弹簧座(13c)与所述夹具(13b)的端部之间。

6.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，该锚杆包括设置在所述第一中空套筒(12)内的限位件(11a)，该限位件(11a)用于使所述第一中空套筒(12)能够在该第一中空套筒(12)与所述杆体(11)的作用力下滑动。

7.根据权利要求6所述的锚杆，其特征在于，所述限位件(11a)形成在所述杆体(11)的第一端部，以使所述第一中空套筒(12)能够在该第一中空套筒(12)与所述杆体(11)之间的摩擦力的作用下滑动。

8.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述锚杆(10)包括与所述杆体(11)的第二端部连接且能够使所述杆体(11)在预定角度范围内转动的连接装置(14)。

9.根据权利要求8所述的锚杆，其特征在于，所述连接装置(14)包括具有第一凹部的第一部分(14a)、与所述第一部分(14a)连接并具有第二凹部的第二部分(14b)以及与所述杆体(11)固定连接的球体(14c)，所述第一凹部与第二凹部能够形成用于容纳所述球体(14c)的球形空间且该球形空间大于所述球体(14c)的体积以使所述杆体(11)在预定角度范围内转动。

10.根据权利要求9所述的锚杆，其特征在于，所述第二凹部在所述第二部分(14b)的下端形成开口且该开口能够阻止所述球体(14c)从所述第二部分(14b)脱离。