CN105464152B - 一种非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程试验设备技术领域，涉及一种非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置，螺纹钢套管和锚杆杆体紧密粘结，螺纹锚具与螺纹钢套管相连，锚杆杆体穿过环状橡皮塞，环状橡皮塞安装在螺纹钢管的底端，半圆钢管的内壁粘贴在锚杆杆体的外侧；锚杆杆体的两侧安装有工字钢，工字钢放置在钢筋混凝土基体上，锚杆杆体的底端插入钢筋混凝土基体内；两根工字钢上放置有穿过锚杆杆体的穿心反力梁，穿心反力梁上方依次安装钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器，角铁的正上方安装有百分表，磁性表座固定在基准梁上；其结构简单，测试精度高，可操作性强，得出数值结果直接，精度度高，误差小。

Description

一种非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置

技术领域：

本发明属于土木工程试验(包括原位试验和室内试验)设备技术领域，涉及一种非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置，操作简单，测试方便，弥补了目前其他相关测试仪器的不足，能更准确、更方便的得出非金属抗浮锚杆与混凝土界面的相对滑移量，为试验研究与材料应用提供依据。

背景技术：

随着城市地下空间的开发利用及建筑高度的不断增加，建筑物的基础埋深也不断加大，当结构荷载不能抵抗地下水浮力时，抗浮问题变得越来越突出。在工程中我们一般用降排水法、压重法、抗浮桩、抗浮锚杆等方法来达到抗浮的目的，其中，抗浮锚杆相对其他方法来说具有地层适应性强、分散应力、便于施工、硬质岩土层中承载力高、施工工期短、造价低等优点而被广泛使用。伴随着玻璃纤维等非金属材料的在地下工程中的应用，抗浮锚杆又兼具了耐腐蚀及抗电磁干扰的特性，解决了困扰岩土锚固界的难题；由于城市地铁工程的建设与蓬勃发展，非金属抗浮锚杆解决了地铁建设中锚杆抗浮问题上抗电磁干扰的难题，使其拥有了更广阔的应用前景与研究意义。承载力与变形是地下工程建设中两个最重要的控制指标，在某些工程中，变形与承载力相比更加重要。抗浮锚杆锚入一定厚度的钢筋混凝土底板内，锚杆与混凝土的滑移性能直接影响结构构件的承载力和变形，而且对确定抗浮锚杆的外锚固长度有着重要的意义，所以在试验过程中直接测定非金属抗浮锚杆与混凝土的相对滑移量显得尤为重要，关键是测试准确性和简易性。在现有的相关仪器测试中，一般使用锚杆锚头的位移与锚杆的变形来推算锚杆与混凝土的相对滑移量，但在量测和推算过程中误差相叠加会造成误差变大，而且方法也较复杂；随着研究的深入，也会采用在锚杆与混凝土接触位置安装柔性部件，用百分表直接测其变形量，而由于柔性部件的刚度小、表面光滑也会使测量结果不准确，影响试验结果。另外，由于非金属材料的抗剪能力较差，目前的测试装置中，通常要在非金属锚杆的外壁粘结钢套管来进行拉拔试验，粘结剂一般为环氧树脂和固化剂的混合液，一方面，在注入粘结剂的过程中，因钢管下部无遮挡物，造成粘结剂渗漏，致使材料浪费；另一方面，在钢套管外壁焊接锚具的同时会造成粘结剂受热上涌，出现粘结不牢的情况，造成钢套管与锚杆粘结力不足，致使试验失败。因此，寻求一种全新的非金属抗浮锚杆与混凝土相对滑移测试装置解决现有技术的不足局有非常重要的现实意义和理论价值。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移的测试装置，用于直接确定非金属抗浮锚杆与混凝土界面的相对滑移量，便于研究锚杆受荷后的锚固性能。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括锚杆杆体、螺纹钢套管、螺纹锚具、荷重传感器、穿心钢板、穿心千斤顶、穿心钢垫板、穿心反力梁、环状橡皮塞、工字钢、半圆钢管、角铁、百分表、磁性表座、基准梁和钢筋混凝土基体；全螺纹实心结构的锚杆杆体为玻璃纤维增强聚合物(GFRP)，以增强锚杆杆体与锚固体之间的握裹力，能够提供足够的锚固摩擦力；螺纹钢套管的内壁光滑，外壁刻有螺纹，其内径大于锚杆杆体的直径，螺纹钢套管和锚杆杆体以充填结构胶的方式紧密粘结在一起；六边形结构的螺纹锚具由与螺纹钢套管耦合的螺母制成，螺纹锚具通过螺纹与螺纹钢套管相连，螺纹锚具的个数根据所需锁紧力大小确定；环状橡皮塞的内径大于锚杆杆体的直径，外径小于螺纹钢套管的内径，环状橡皮塞的厚度为1.0cm，锚杆杆体穿过环状橡皮塞，环状橡皮塞安装在螺纹钢管的底端，不仅能够封堵结构胶，还能保证锚杆杆体位于螺纹钢套管的中央，保证锚杆杆体周围的结构胶在螺纹钢套管内填充均匀，有足够的粘结力；半圆钢管的长度为2cm，由与锚杆相同直径的钢管对称切割而成，半圆钢管的内壁通过结构胶粘贴在锚杆杆体的外侧；锚杆杆体的两侧对称式安装有工字钢，工字钢放置在钢筋混凝土基体上，锚杆杆体的底端插入钢筋混凝土基体内；两根工字钢上放置有穿过锚杆杆体的穿心反力梁，穿心反力梁上方自下而上依次竖直安装钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器，钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器均穿过锚杆杆体；锚杆杆体与钢筋混凝土基体交接处的上方对称式粘贴有半圆钢管，角铁的一侧与半圆钢管的外壁焊接，未焊接的一侧与半圆钢管的外壁垂直；角铁的正上方安装有百分表，百分表上设有磁性表座，磁性表座固定在基准梁上，用于测量锚杆杆体与钢筋混凝土基体界面的相对滑移量。

本发明实现非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移的具体测试过程为：

(1)、将角铁的一侧与半圆钢管的外壁进行焊接，确保角铁和半圆钢管紧密牢固地固定在一起，角铁未焊接的一侧与半圆钢管外壁垂直；

(2)、将焊接有角铁的半圆钢管用结构胶对称式粘结在略高于钢筋混凝土基体表面的锚杆杆体上，确保半圆钢管与钢筋混凝土基体表面垂直；

(3)、在螺纹钢套管一端塞入环状橡皮塞，将塞有环状橡皮塞的螺纹钢套管安装在锚杆杆体上，使装有环状橡皮塞的一端位于锚杆杆体的下端，然后通过螺纹钢套管上端缓缓注入结构胶，确保结构胶充填密实，使螺纹钢套管与锚杆杆体紧密粘结在一起，螺纹钢管的长度由预设锚固力控制；

(4)、在钢筋混凝土基体上将两根工字钢对称放置在锚杆体1两侧，确保两根工字钢之间的距离为25-30cm，使锚杆杆体位于两根工字钢的中心，保证锚杆轴心受拉；

(5)、穿心反力梁穿过锚杆杆体安放在工字钢上，确保穿心反力梁的形心与锚杆杆体重合；

(6)、在穿心反力梁上由下到上依次安装钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器，确保各部件正直且形心与锚杆同轴，使其加载过程中锚杆杆体的轴心受拉；

(7)、将螺纹锚具通过螺纹固定在螺纹钢套管上，锚具的个数由预设抗拔力决定，从而保证锚具有足够的锁紧力，防止施加荷载时螺纹锚具与螺纹钢套管产生剪切破坏；

(8)、在固定好的角铁与地面平行面上垂直安装百分表，百分表的磁性表座上固定在基准梁上，保证其不发生晃动，完成非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置的安装；

(9)、对非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置的穿心千斤顶和荷重传感器进行标定，保证试验过程中每级施加荷载量的准确性；

(10)、对非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移进行测试，用穿心千斤顶进行加载，并控制穿心千斤顶的上升量小于10cm，穿心千斤顶的反力作用在穿心反力梁上引起锚杆杆体的位移，此时百分表的读数即为锚杆与混凝土界面相对滑移量。

本发明与现有测试装置相比，其结构简单，测试精度高，可操作性强，得出数值结果直接，精度度高，误差小。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理图。

图2为本发明的A-A剖面结构原理示意图。

图3为本发明的B-B剖面结构原理示意图。

图4为本发明的百分表安装结构原理示意图。

图5为本发明的百分表安装结构剖面示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括锚杆杆体1、螺纹钢套管2、螺纹锚具3、荷重传感器4、穿心钢板5、穿心千斤顶6、穿心钢垫板7、穿心反力梁8、环状橡皮塞9、工字钢10、半圆钢管11、角铁12、百分表13、磁性表座14、基准梁15和钢筋混凝土基体16；全螺纹实心结构的锚杆杆体1为玻璃纤维增强聚合物(GFRP)，以增强锚杆杆体1与锚固体之间的握裹力，能够提供足够的锚固摩擦力；螺纹钢套管2的内壁光滑，外壁刻有螺纹，其内径大于锚杆杆体1的直径，螺纹钢套管2和锚杆杆体1以充填结构胶的方式紧密粘结在一起；六边形结构的螺纹锚具3由与螺纹钢套管2耦合的螺母制成，螺纹锚具3通过螺纹与螺纹钢套管2相连，螺纹锚具3的个数根据所需锁紧力大小确定；环状橡皮塞9的内径略大于锚杆杆体1的直径，外径略小于螺纹钢套管2的内径，厚度为1.0cm，锚杆杆体1穿过环状橡皮塞9，环状橡皮塞9安装在螺纹钢管2的底端，不仅能够封堵结构胶，还能保证锚杆杆体1位于螺纹钢套管2的中央，保证锚杆杆体1周围的结构胶在螺纹钢套管2内填充均匀，有足够的粘结力；半圆钢管11的长度为2cm，由直径与锚杆1直径相同的钢管对称切割而成，半圆钢管11的内壁通过结构胶粘贴在锚杆杆体1的外侧；锚杆杆体1的两侧对称式安装有工字钢10，工字钢10放置在钢筋混凝土基体16上，锚杆杆体1的底端插入钢筋混凝土基体16内；两根工字钢10上放置有穿过锚杆杆体1的穿心反力梁8，穿心反力梁8上方自下而上依次竖直安装钢垫板7、穿心千斤顶6、穿心钢板5和荷重传感器4，钢垫板7、穿心千斤顶6、穿心钢板5和荷重传感器4均穿过锚杆杆体1；锚杆杆体1与钢筋混凝土基体16交接处的上方对称式粘贴有半圆钢管11，角铁12的一侧与半圆钢管11的外壁焊接，未焊接的一侧与半圆钢管11的外壁垂直；角铁12的正上方安装有百分表13，百分表13的磁性表座14固定在基准梁15上，用于测量锚杆杆体1与钢筋混凝土基体16界面的相对滑移量。

本实施例实现非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移的具体测试过程为：

(1)、将角铁12的一侧与半圆钢管11的外壁进行焊接，确保角铁12和半圆钢管11紧密牢固地固定在一起，角铁12的未焊接面与半圆钢管11外壁垂直；

(2)、将焊接有角铁12的半圆钢管11用结构胶对称式粘结在略高于钢筋混凝土基体16表面的锚杆杆体1上，确保半圆钢管11与钢筋混凝土基体16表面垂直；

(3)、在螺纹钢套管2一端塞入环状橡皮塞9，将塞有环状橡皮塞9的螺纹钢套管2安装在锚杆杆体1上，使装有环状橡皮塞9的一端位于锚杆杆体1的下端，然后通过螺纹钢套管2上端缓缓注入结构胶，确保结构胶充填密实，使螺纹钢套管2与锚杆杆体1紧密粘结在一起，螺纹钢管的长度由预设锚固力控制；

(4)、在钢筋混凝土基体16上将两根工字钢10对称放置在锚杆体1两侧，确保两根工字钢10之间的距离为25-30cm，使锚杆杆体1位于两根工字钢的中心，保证锚杆轴心受拉；

(5)、穿心反力梁8穿过锚杆杆体1安放在工字钢10上，确保穿心反力梁8的形心与锚杆杆体1重合；

(6)、在穿心反力梁8上由下到上依次安装钢垫板7、穿心千斤顶6、穿心钢板5和荷重传感器4，确保各部件正直且形心与锚杆同轴，使其加载过程中锚杆杆体1的轴心受拉；

(7)、将螺纹锚具3通过螺纹固定在螺纹钢套管2上，锚具的个数由预设抗拔力决定，从而保证锚具有足够的锁紧力，防止施加荷载时螺纹锚具3与螺纹钢套管2产生剪切破坏；

(8)、在固定好的角铁12与地面平行面上垂直安装百分表13，百分表13的磁性表座14上固定在基准梁15上，保证其不发生晃动，完成非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置的安装；

(9)、对非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置的穿心千斤顶6和荷重传感器4进行标定，保证试验过程中每级施加荷载量的准确性；

(10)、对非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移进行测试，用穿心千斤顶6进行加载，并控制穿心千斤顶6的上升量小于10cm，穿心千斤顶6的反力作用在穿心反力梁8上引起锚杆杆体1的位移，此时百分表13的读数即为锚杆与混凝土界面相对滑移量。

Claims (1)

1.一种非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置，其特征在于主体结构包括锚杆杆体、螺纹钢套管、螺纹锚具、荷重传感器、穿心钢板、穿心千斤顶、穿心钢垫板、穿心反力梁、环状橡皮塞、工字钢、半圆钢管、角铁、百分表、磁性表座、基准梁和钢筋混凝土基体；全螺纹实心结构的锚杆杆体采用玻璃纤维增强聚合物材料制成，以增强锚杆杆体与锚固体之间的握裹力，能够提供足够的锚固摩擦力；螺纹钢套管的内壁光滑，外壁刻有螺纹，其内径大于锚杆杆体的直径，螺纹钢套管和锚杆杆体以充填结构胶的方式紧密粘结在一起；六边形结构的螺纹锚具由与螺纹钢套管耦合的螺母制成，螺纹锚具通过螺纹与螺纹钢套管相连，螺纹锚具的个数根据所需锁紧力大小确定；环状橡皮塞的内径大于锚杆杆体的直径，外径小于螺纹钢套管的内径，环状橡皮塞的厚度为1.0cm，锚杆杆体穿过环状橡皮塞，环状橡皮塞安装在螺纹钢套管的底端，不仅能够封堵结构胶，还能保证锚杆杆体位于螺纹钢套管的中央，保证锚杆杆体周围的结构胶在螺纹钢套管内填充均匀，有足够的粘结力；半圆钢管的长度为2cm，由与锚杆相同直径的钢管对称切割而成，半圆钢管的内壁通过结构胶粘贴在锚杆杆体的外侧；锚杆杆体的两侧对称式安装有工字钢，工字钢放置在钢筋混凝土基体上，锚杆杆体的底端插入钢筋混凝土基体内；两根工字钢上放置有穿过锚杆杆体的穿心反力梁，穿心反力梁上方自下而上依次竖直安装穿心钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器，穿心钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器均穿过锚杆杆体；锚杆杆体与钢筋混凝土基体交接处的上方对称式粘贴有半圆钢管，角铁的一侧与半圆钢管的外壁焊接，未焊接的一侧与半圆钢管的外壁垂直；角铁的正上方安装有百分表，百分表上设有磁性表座，磁性表座固定在基准梁上，用于测量锚杆杆体与钢筋混凝土基体界面的相对滑移量；其具体测试过程为：

(1)、将角铁的一侧与半圆钢管的外壁进行焊接，确保角铁和半圆钢管紧密牢固地固定在一起，角铁未焊接的一侧与半圆钢管外壁垂直；

(2)、将焊接有角铁的半圆钢管用结构胶对称式粘结在略高于钢筋混凝土基体表面的锚杆杆体上，确保半圆钢管与钢筋混凝土基体表面垂直；

(3)、在螺纹钢套管一端塞入环状橡皮塞，将塞有环状橡皮塞的螺纹钢套管安装在锚杆杆体上，使装有环状橡皮塞的一端位于锚杆杆体的下端，然后通过螺纹钢套管上端缓缓注入结构胶，确保结构胶充填密实，使螺纹钢套管与锚杆杆体紧密粘结在一起，螺纹钢套管的长度由预设锚固力控制；

(4)、在钢筋混凝土基体上将两根工字钢对称放置在锚杆体两侧，确保两根工字钢之间的距离为25-30cm，使锚杆杆体位于两根工字钢的中心，保证锚杆轴心受拉；

(5)、穿心反力梁穿过锚杆杆体安放在工字钢上，确保穿心反力梁的形心与锚杆杆体重合；

(6)、在穿心反力梁上由下到上依次安装穿心钢垫板、穿心千斤顶、穿心钢板和荷重传感器，确保各部件正直且形心与锚杆同轴，使其加载过程中锚杆杆体的轴心受拉；

(7)、将螺纹锚具通过螺纹固定在螺纹钢套管上，锚具的个数由预设抗拔力决定，从而保证锚具有足够的锁紧力，防止施加荷载时螺纹锚具与螺纹钢套管产生剪切破坏；

(8)、在固定好的角铁与地面平行面上垂直安装百分表，百分表的磁性表座上固定在基准梁上，保证其不发生晃动，完成非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置的安装；

(9)、对非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移测试装置的穿心千斤顶和荷重传感器进行标定，保证试验过程中每级施加荷载量的准确性；

(10)、对非金属抗浮锚杆与混凝土界面相对滑移进行测试，用穿心千斤顶进行加载，并控制穿心千斤顶的上升量小于10cm，穿心千斤顶的反力作用在穿心反力梁上引起锚杆杆体的位移，此时百分表的读数即为锚杆与混凝土界面相对滑移量。