CN107300465A - 拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置及方法，包括支撑装置，支撑装置上设有上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸；上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸连接有为其供油的供油系统；其分别夹持在待测锚杆杆体的两端；每个油缸动力输出端与一个推力横梁相连，其中上部自动夹持油缸的推力横梁内部安装滚动锥筒，所述的滚动锥筒与一个驱动电机的输出轴相连，驱动电机驱动其旋转；在所述的滚动锥筒内嵌于推力横梁部分的内环表面设有锥形圆槽，锥形圆槽内部安装自动夹持装置I；而下部自动夹持油缸的推力横梁内表面直接为锥形圆槽，在锥形圆槽内安装有自动夹持装置II；自动夹持装置I、II结构相同，可实现对锚杆杆体的自动夹持与松开。

Description

拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及地下工程支护材料试验领域，尤其涉及一种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试的试验装置及操作方法。

背景技术

预应力锚杆作为一种有效的支护技术，在我国煤矿工程领域应用历史已超过60年，目前已成为我国煤矿巷道的主体支护形式。在现场巷道锚杆支护施工过程中，当围岩钻孔完毕、锚杆杆体通过树脂药卷锚固、配套托盘及螺母安装完毕后，一般多采用风动扳手或扭矩扳手旋紧螺母的方式，对锚杆杆体进行张拉、施加预应力。当风动扳手或扭矩扳手的旋紧扭矩达到一定设计值时，标志着预应力锚杆安装完毕。以山东省巨野矿区赵楼煤矿煤巷为例，顶板采用KMG500高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，设计扭矩为120N·m，两帮采用KMG400左旋无纵筋全螺纹锚杆，设计扭矩为60N·m。

由于受上述施工工艺影响，锚杆安装完毕后杆体实际应处于一种拉力、扭矩共同作用状态。然而，目前关于锚杆杆体力学性能的研究，大多单纯通过室内杆体拉伸力学试验进行测试，并未考虑到锚杆安装过程中所受到的扭矩作用，这与现场实际存在一定出入。而且，当考虑锚杆拉扭共同作用时，目前还缺乏合理的试验装置进行有效测试。针对上述问题，本发明提出了一种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试的试验装置及操作方法，可予以有效解决。

发明内容

本发明针对预应力锚杆杆体常规室内拉伸力学试验中，未考虑现场锚杆安装过程所承受的扭矩作用，或是采用常规试验装置难以有效模拟锚杆杆体承受的拉扭共同作用等不足，提出一种试验装置及操作方法，可实现不同设计扭矩及预应力水平下，预应力锚杆杆体力学性能的有效测试。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试的试验装置，包括支撑装置，所述的支撑装置上设有上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸；所述的上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸连接有为其供油的供油系统；其分别夹持在待测锚杆杆体的两端，上下对称安装；每个所述油缸的动力输出端与一个推力横梁相连，其中与上部自动夹持油缸相连的推力横梁I内部安装滚动锥筒，所述的滚动锥筒与一个驱动电机相连，驱动电机可驱动其旋转；在所述的滚动锥筒内嵌于推力横梁I部分的内环表面设有锥形圆槽，锥形圆槽内部安装自动夹持装置I；而与下部自动夹持油缸相连的推力横梁II内环表面直接为锥形圆槽，在所述的锥形圆槽内安装有自动夹持装置II。

所述的自动夹持装置I、II结构相同，各自包括异形夹块、高强锥形压簧、中空锥形圆套和环形槽盖，所述的异形夹块可沿锥形圆槽上下移动；所述的高强锥形压簧安装于异形夹块一端，高强锥形压簧由环形槽盖压紧，所述的环形槽盖通过螺纹固定在锥形圆槽内，所述的中空锥形圆套通过螺纹固定在环形槽盖内环表面，中空锥形圆套外表面、锥形圆槽内表面锥形面倾斜角度一致，共同形成了锥形通道，可使异形夹块沿锥形通道上下自由移动；所述的异形夹块的另一端安装有中空H管，所述中空H管安装在与其对应的油缸缸体上。

当上部中空自动夹持油缸出油时，与其对应的推力横梁I下移，可使中空H管顶端顶住异形夹块，使异形夹块沿锥形通道上移压缩锥形弹簧，并保持自动张开，锚杆杆体上端可自由穿过，而当油缸进油时，与其对应的推力横梁上移，中空H管顶端与异形夹块分开，异形夹块在高强锥形弹簧作用下下移，可实现对锚杆杆体上端的自动夹持。

当下部中空自动夹持油缸进油时，与其对应的推力横梁II下移，可使中空H管底端与异形夹块分开，异形夹块在高强锥形弹簧作用下上移，可实现对锚杆杆体下端的自动夹持；而当油缸出油时，与其对应的推力横梁上移，可使中空H管底端顶住异形夹块，使异形夹块沿锥形通道下移压缩锥形弹簧，并保持自动张开，锚杆杆体下端可自由穿过。

进一步的，所述的支撑装置包括四根螺纹撑杆和两个与上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸连接的可移式环板，所述的两个可移式环板上下布置，每个可移式环板设有四个供四根螺纹撑杆穿过的孔，螺纹撑杆穿过可移式环板上的孔并采用高强螺母进行连接，通过旋转高强螺母，可移式环板可沿螺纹撑柱高度方向上下移动。

进一步的，所述的螺纹撑柱沿杆体长度方向设置通长表面螺纹，四个螺纹撑柱底部安装一个圆板，即圆板安装于试验装置底部，底部圆板下表面均匀间隔设有若干个固定支撑，供试验装置支撑于地表或其他试验台表面，底部圆板周圈位置沿环向均匀间隔对称设置4个圆孔，供螺纹撑柱通过高强螺母进行固定。

进一步的，所述的可移式环板为圆环形，安装于底部圆板上部；所述的可移式环板外环周边位置与底部圆板周边位置设置有与螺纹撑柱外径相匹配的圆孔，供螺纹撑柱穿过并采用高强螺母进行连接。

进一步的，所述的上部自动夹持油缸、下部自动夹持油缸的油缸均为中空圆筒状，均由中空活塞筒、中空缸筒组成，各构件之间无法产生相对转动。

进一步的，所述的中空缸筒靠近推力横梁端部位置设有水平外伸翼缘，并在外伸翼缘部分沿环向设有一系列圆形开孔，开孔位置、尺寸与可移式环板内环周圈位置圆孔一致，供上部自动夹持油缸、下部自动夹持油缸通过螺栓分别固定在上、下可移式环板内环中心位置。

进一步的，与上部自动夹持油缸相连的推力横梁I为圆环筒状结构，内环表面沿高度方向设有内凹台阶，内环中心位置安装有滚动锥筒。与上部自动夹持油缸相连的推力横梁I上部安装有旋转电机，旋转电机外壳通过螺栓固定于推力横梁上表面外环处。

进一步的，所述的上部自动夹持油缸的滚动锥筒为圆环筒状，沿高度方向厚度不均匀；其顶部外伸出推力横梁I，滚动锥筒外环外表面下部设置有外凸台阶，与推力横梁I内环表面内凹台阶相匹配，供滚动锥筒下部内嵌固定于推力横梁I内环表面，两者接触表面之间设有滚动轴承；滚动锥筒上部伸出推力横梁I部分，外环表面沿环向设置为凹凸齿形；所述的旋转电机转轴下部外伸，外伸部分为圆环筒状，内环表面沿环向设置为凹凸齿形，具体凹、凸部位尺寸与滚动锥筒上部外环表面凸、凹部位尺寸一致，可使旋转电机转轴下部外伸部分外套于滚动锥筒上部伸出推力横梁I部分，当旋转电机通电转轴转动时，可带动滚动锥筒在推力横梁I内部转动。

进一步的，所述的锥形圆槽内环表面沿锥形倾斜方向均匀间隔设有3条凸起条形肋，所述的异形夹块共包括三块，外表面中心位置沿竖向倾斜方向设有条形开槽，条形开槽尺寸与锥形圆槽内环表面条形肋尺寸一致，异形夹块通过条形开槽置于锥形圆槽内环表面条形肋处，可沿条形肋上下移动。

进一步的，所述的供油系统包括伺服油泵，所述的上部自动夹持油缸、下部自动夹持油缸通过进、出油管与其对应的伺服油泵相连，在油缸内壁安装有油压传感器，在推力横梁上安装有位移传感器，在滚动锥筒部位安装有扭矩传感器，在待测锚杆杆体表面安装有应变传感器；所述的伺服油泵、驱动电机及各类监测传感器与中心控制系统相连，可实现不同设计扭矩及预应力水平下，预应力锚杆杆体力学性能的有效测试。

所述一种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试的试验装置，具体操作方法为：

步骤1：通过进、出油管对上部、下部自动夹持油缸进行回油，确保自动夹持装置处于张开状态；

步骤2：旋转螺纹撑柱高强螺母，上移上部自动夹持油缸，为安装待测锚杆杆体预留足够下部空间；

步骤3：将待测锚杆杆体伸入下部自动夹持油缸推力横梁II的自动夹持装置内部，并进行油缸充油，使下部自动夹持油缸自动夹紧锚杆杆体下部；

步骤4：旋转螺纹撑柱高强螺母，下移上部自动夹持油缸，确保待测锚杆杆体上部伸入上部自动夹持油缸自动夹持装置内部，并进行油缸充油，使上部自动夹持油缸自动夹紧锚杆杆体上部；

步骤5：通过上部、下部自动夹持油缸充油，对待测锚杆杆体进行加载，待锚杆杆体轴力达到设计预应力值时，停止加载并进行保压；

步骤6：通过旋转电机旋转推力横梁I滚动锥筒，待锚杆杆体扭矩达到设计扭矩值时，停止加载并进行保压；

步骤7：采用分级加载的方式，对待测锚杆杆体继续进行加载，每级荷载控制在5kN～20kN之间，待每级荷载稳定2min后，方可进行下一级荷载的加载，直到杆体产生破断，记录试验过程锚杆杆体受力及变形数据；

步骤8：上移上部自动夹持油缸，以避免上部油缸回油过程破断锚杆杆体下部与下部锚杆杆体上部产生接触；

步骤9：对上部、下部自动夹持油缸进行回油，自动夹持装置自动张开，移走破断锚杆杆体，可进行下一试验循环。

所述的步骤5、步骤6可对换顺序进行，具体依据由试验要求确定。

本发明的有益效果是：

1)考虑了拉力及扭矩共同作用，符合预应力锚杆的现场施工受力特点，使传统的锚杆杆体拉伸力学试验更为真实有效。

2)通过利用中心控制系统，配合安装在自动夹持油缸内部的油压传感器、安装在推力横梁位置的位移传感器、安装在滚动锥筒部位的扭矩传感器、安装在锚杆杆体表面的应变传感器等监测元件，可实现不同扭矩、不同锚杆预应力等因素影响下，预应力锚杆杆体拉伸力学性能的有效测试，整套试验装置可实现自动控制且功能高效。

3)采用自动夹持油缸，并配合螺纹撑柱、可移式环板等构件，可自动实现对待测锚杆杆体的自动夹持与松开，拆卸方便便于操作。

4)上部、下部自动夹持油缸可沿螺纹撑柱上下移动，可用于满足不同长度锚杆杆体的加载测试。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例待测锚杆杆体安装完毕时的结构示意图；

图2为本发明实施例的上部自动夹持油缸中心剖面结构示意图；

图3为本发明实施例的下部自动夹持油缸中心剖面结构示意图；

图4为图2中A-A断面俯视图；

图5为图2中B-B断面图；

图6为异形夹块顶部俯视图；

图7为异形夹块中心剖面图；

图8为滚动锥筒顶部俯视图；

图9为滚动锥筒中心剖面图；

图10为中空锥形圆套顶部俯视图；

图11为中空锥形圆套中心剖面图；

图12为环形槽盖顶部俯视图；

图13为环形槽盖中心剖面图；

其中：1—螺纹撑柱；2—底部圆板；3—可移式环板；4—上部自动夹持油缸；5—下部自动夹持油缸；6—旋转电机；7—伺服油泵；8—油管；9—中心控制系统；10—待测锚杆杆体；11—中空活塞筒；12—中空缸筒；13—推力横梁Ⅰ；14—推力横梁Ⅱ；15—滚动锥筒；16—异形夹块；17—高强锥形压簧；18—中空锥形圆套；19—环形槽盖；20—中空H管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

以室内预应力锚杆杆体拉拔试验为例，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

如图1-13所示，一种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体10力学性能测试的试验装置，包括螺纹撑柱1、底部圆板2、可移式环板3、上部自动夹持油缸4、下部自动夹持油缸5、旋转电机6、伺服油泵7、油管8、中心控制系统9及待测锚杆杆体10组成。

所述的螺纹撑柱1共4根，沿杆体长度方向设置通长表面螺纹，所述的底部圆板2为圆形，安装于试验装置底部，底部圆板2下表面均匀间隔设有若干个固定支撑，供试验装置支撑于地表或其他试验台表面，底部圆板2周圈位置沿环向均匀间隔对称设置4个圆孔，供螺纹撑柱1通过高强螺母进行固定。

所述的可移式环板3为圆环形，安装于底部圆板2上部，共包括上、下两个。所述的可移式环板3外环周边位置与底部圆板2周边位置设置有与螺纹撑柱1外径相匹配的圆孔，共4个，供螺纹撑柱1穿过并采用高强螺母进行连接，通过旋转高强螺母，可移式环板3可沿螺纹撑柱1高度方向上下移动。

所述的上部自动夹持油缸4、下部自动夹持油缸5均为中空圆筒状，均由中空活塞筒11、中空缸筒12、推力横梁13/14等构件组成，各构件之间无法产生相对转动。所述的上部自动夹持油缸4推力横梁为推力横梁Ⅰ13，下部自动夹持油缸5推力横梁为推力横梁Ⅱ14，除推力横梁结构形式存在差异外，上部、下部自动夹持油缸5其余各构件尺寸、形式均一致。所述的中空活塞筒11底部嵌于中空缸筒12内部，顶部外伸部分顶端与推力横梁Ⅰ13或Ⅱ14相连。所述的中空缸筒12靠近推力横梁Ⅰ13或Ⅱ14端部位置设有水平外伸翼缘，并在外伸翼缘部分沿环向设有一系列圆形开孔，开孔位置、尺寸与可移式环板3内环周圈位置圆孔一致，供上部自动夹持油缸4、下部自动夹持油缸5通过螺栓分别固定在上、下可移式环板3内环中心位置。

所述的推力横梁Ⅰ13为圆环筒状，内环表面沿高度方向设有内凹台阶，内环中心位置安装有滚动锥筒15，推力横梁Ⅰ13上部安装有旋转电机6，旋转电机6外壳通过螺栓固定于推力横梁Ⅰ13上表面外环处。

所述的滚动锥筒15为圆环筒状，沿高度方向厚度不均匀，顶部外伸出推力横梁Ⅰ13，滚动锥筒15外环外表面下部设置有外凸台阶，与推力横梁Ⅰ13内环表面内凹台阶相匹配，供滚动锥筒15下部内嵌固定于推力横梁Ⅰ13内环表面，两者接触表面之间设有滚动轴承。滚动锥筒15上部伸出推力横梁Ⅰ13部分，外环表面沿环向设置为凹凸齿形。所述的旋转电机6转轴下部外伸，外伸部分为圆环筒状，内环表面沿环向设置为凹凸齿形，具体凹、凸部位尺寸与滚动锥筒15上部外环表面凸、凹部位尺寸一致，可使旋转电机6转轴下部外伸部分外套于滚动锥筒15上部伸出推力横梁Ⅰ13部分，当旋转电机6通电转轴转动时，可带动滚动锥筒15在推力横梁Ⅰ13内部转动。

所述的滚动锥筒15下部内嵌于推力横梁Ⅰ13部分内环表面设有锥形圆槽，锥形圆槽内部安装有自动夹持装置，包括异形夹块16、高强锥形压簧17、中空锥形圆套18、环形槽盖19。所述的锥形圆槽内环表面沿锥形倾斜方向均匀间隔设有3条凸起条形肋，所述的异形夹块16共包括三块，外表面中心位置沿竖向倾斜方向设有条形开槽，条形开槽尺寸与锥形圆槽内环表面条形肋尺寸一致，异形夹块16通过条形开槽置于锥形圆槽内环表面条形肋处，可沿条形肋上下移动。所述的高强锥形压簧17安装于异形夹块16顶部台阶处，高强锥形压簧17顶部为环形槽盖19，所述的环形槽盖19通过螺纹固定在锥形圆槽顶部，所述的中空锥形圆套18通过螺纹固定在环形槽盖19内环表面，中空锥形圆套18外表面、锥形圆槽内表面锥形面倾斜角度一致，共同形成了锥形通道，可使异形夹块16沿锥形通道上下自由移动。所述的推力横梁Ⅰ13下部中心位置，安装有中空H管20，中空H管20通过螺纹固定在中空缸筒12顶部中心位置。当上部自动夹持油缸4出油时，推力横梁Ⅰ13下移，可使中空H管20顶端顶住异形夹块16，使异形夹块16沿锥形通道上移压缩锥形弹簧，并保持自动张开，锚杆10可自由穿过，而当油缸进油时，推力横梁Ⅰ13上移，中空H管20顶端与异形夹块16分开，异形夹块16在高强锥形压簧17作用下下移，可实现对锚杆10的自动夹持。

所述的推力横梁Ⅱ14中心位置直接设有锥形圆槽，锥形圆槽尺寸、内部各构件尺寸、布置方式及功能与推力横梁Ⅰ13滚动锥筒15内环表面锥形圆槽及内部各构件一致。

所述的上部自动夹持油缸4、下部自动夹持油缸5通过进、出油管8与伺服油泵7相连，自动夹持油缸内壁安装有油压传感器，所述的推力横梁Ⅰ13、Ⅱ14安装有位移传感器，所述的滚动锥筒15部位安装有扭矩传感器，所述的待测锚杆杆体10表面安装有应变传感器。所述的伺服油泵7、旋转电机6及各类监测传感器与中心控制系统9相连，可实现不同设计扭矩及预应力水平下，预应力锚杆杆体10力学性能的有效测试。

所述的一种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试的试验装置，具体操作方法为：

步骤1：通过进、出油管8对上部、下部自动夹持油缸4、5进行回油，确保自动夹持装置处于张开状态；

步骤2：旋转螺纹撑柱1高强螺母，上移上部自动夹持油缸4，为安装待测锚杆杆体10预留足够下部空间；

步骤3：将待测锚杆杆体10伸入下部自动夹持油缸5推力横梁Ⅱ14自动夹持装置内部，并进行油缸充油，使下部自动夹持油缸5自动夹紧锚杆杆体10下部；

步骤4：旋转螺纹撑柱1高强螺母，下移上部自动夹持油缸4，确保待测锚杆杆体10上部伸入上部自动夹持油缸4自动夹持装置内部，并进行油缸充油，使上部自动夹持油缸4自动夹紧锚杆杆体10上部；

步骤5：通过上部、下部自动夹持油缸4、5充油，对待测锚杆杆体10进行加载，待锚杆杆体10轴力达到设计预应力值时，停止加载并进行保压；

步骤6：通过旋转电机6旋转推力横梁Ⅰ13滚动锥筒15，待锚杆杆体10扭矩达到设计扭矩值时，停止加载并进行保压；

步骤7：采用分级加载的方式，对待测锚杆杆体10继续进行加载，每级荷载控制在5kN～20kN之间，待每级荷载稳定2min后，方可进行下一级荷载的加载，直到杆体产生破断，记录试验过程锚杆杆体10受力及变形数据；

步骤8：上移上部自动夹持油缸4，以避免上部油缸回油过程破断锚杆杆体10下部与下部破断锚杆杆体10上部产生接触；

步骤9：对上部、下部自动夹持油缸4、5进行回油，自动夹持装置自动张开，移走破断锚杆杆体10，可进行下一试验循环。

本发明该种用于拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试的试验装置及操作方法，试验对象可为常规螺纹钢锚杆杆体或全螺纹锚杆杆体，也可为玻璃纤维增强塑料(GFRP)等新型材质锚杆杆体，具体试验装置各构件尺寸、加载控制系统各构件力学性能参数及操作流程，可根据具体试验要求进行相应调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (9)

1.一种拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，包括支撑装置，所述的支撑装置上设有上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸；所述的上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸连接有为其供油的供油系统；其分别夹持在待测锚杆杆体的两端，上下对称安装；每个所述油缸的动力输出端与一个推力横梁相连，其中与上部自动夹持油缸相连的推力横梁I内部安装滚动锥筒，所述的滚动锥筒与一个驱动电机相连，驱动电机驱动其旋转；在所述的滚动锥筒内嵌于推力横梁I部分的内环表面设有锥形圆槽，锥形圆槽内部安装自动夹持装置I；而与下部自动夹持油缸相连的推力横梁II内环表面直接为锥形圆槽，在所述的锥形圆槽内安装有自动夹持装置II；

所述的自动夹持装置I、II结构相同，各自包括异形夹块、高强锥形压簧、中空锥形圆套和环形槽盖，所述的异形夹块可沿锥形圆槽上下移动；所述的高强锥形压簧安装于异形夹块一端，高强锥形压簧由环形槽盖压紧，所述的环形槽盖通过螺纹固定在锥形圆槽内，所述的中空锥形圆套通过螺纹固定在环形槽盖内环表面，中空锥形圆套外表面、锥形圆槽内表面锥形面倾斜角度一致，共同形成了锥形通道，可使异形夹块沿锥形通道上下自由移动；所述的异形夹块的另一端安装有中空H管，所述中空H管安装在与其对应的油缸缸体上；当上、下部自动夹持油缸出油，推力横梁I、II与相应缸体之间闭合时，中空H管端部可顶住异形夹块，使异形夹块沿锥形通道移动并压缩锥形弹簧，保持自动张开，锚杆杆体可自由穿过；而当上、下部自动夹持油缸进油，推力横梁I、II与相应缸体之间分离后，中空H管端部与异形夹块可分开，异形夹块在高强锥形弹簧作用下产生反向移动，可实现对锚杆杆体的自动夹持。

2.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，所述的支撑装置包括四根螺纹撑杆和两个与上部自动夹持油缸和上部自动夹持油缸连接的可移式环板，所述的两个可移式环板上下布置，每个可移式环板设有四个供四根螺纹撑杆穿过的孔，螺纹撑杆穿过可移式环板上的孔并采用高强螺母进行连接，通过旋转高强螺母，可移式环板可沿螺纹撑柱高度方向上下移动。

3.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，所述的螺纹撑柱沿杆体长度方向设置通长表面螺纹，四个螺纹撑柱底部安装一个圆板，即圆板安装于试验装置底部，底部圆板下表面均匀间隔设有若干个固定支撑，供试验装置支撑于地表或其他试验台表面，底部圆板周圈位置沿环向均匀间隔对称设置4个圆孔，供螺纹撑柱通过高强螺母进行固定。

4.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，所述的上部自动夹持油缸、下部自动夹持油缸均为中空圆筒状，均由中空活塞筒、中空缸筒组成，各构件之间无法产生相对转动；所述的中空缸筒靠近推力横梁端部位置设有水平外伸翼缘，并在外伸翼缘部分沿环向设有一系列圆形开孔，开孔位置、尺寸与可移式环板内环周圈位置圆孔一致，供上部自动夹持油缸、下部自动夹持油缸通过螺栓分别固定在上、下可移式环板内环中心位置。

5.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，与上部自动夹持油缸相连的推力横梁为圆环筒状结构，内环表面沿高度方向设有内凹台阶，内环中心位置安装有滚动锥筒。与上部自动夹持油缸相连的推力横梁上部安装有旋转电机，旋转电机外壳通过螺栓固定于推力横梁上表面外环处。

6.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，所述的滚动锥筒为圆环筒状，沿高度方向厚度不均匀；其顶部外伸出推力横梁I，滚动锥筒外环外表面下部设置有外凸台阶，与推力横梁I内环表面内凹台阶相匹配，供滚动锥筒下部内嵌固定于推力横梁I内环表面，两者接触表面之间设有滚动轴承；滚动锥筒上部伸出推力横梁I部分，外环表面沿环向设置为凹凸齿形；所述的旋转电机转轴下部外伸，外伸部分为圆环筒状，内环表面沿环向设置为凹凸齿形，其凹、凸部位尺寸与滚动锥筒上部外环表面凸、凹部位尺寸一致，可使旋转电机转轴下部外伸部分外套于滚动锥筒上部伸出推力横梁I部分，当旋转电机通电转轴转动时，可带动滚动锥筒在推力横梁I内部转动。

7.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，所述的锥形圆槽内环表面沿锥形倾斜方向均匀间隔设有3条凸起条形肋，所述的异形夹块共包括三块，外表面中心位置沿竖向倾斜方向设有条形开槽，条形开槽尺寸与锥形圆槽内环表面条形肋尺寸一致，异形夹块通过条形开槽置于锥形圆槽内环表面条形肋处，可沿条形肋上下移动。

8.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置，其特征在于，所述的供油系统包括伺服油泵，所述的上部自动夹持油缸、下部自动夹持油缸通过进、出油管与与其对应的伺服油泵相连，在油缸内壁安装有油压传感器，在推力横梁上安装有位移传感器，在滚动锥筒部位安装有扭矩传感器，在待测锚杆杆体表面安装有应变传感器；所述的伺服油泵、驱动电机及各类监测传感器与中心控制系统相连，可实现不同设计扭矩及预应力水平下，预应力锚杆杆体力学性能的有效测试。

9.如权利要求1所述的拉扭共同作用下预应力锚杆杆体力学性能测试装置的操作方法，其特征在于，

步骤1：通过进、出油管对上部、下部自动夹持油缸的油缸进行回油，确保自动夹持装置处于张开状态；

步骤2：旋转螺纹撑柱高强螺母，上移上部自动夹持油缸，为安装待测锚杆杆体预留足够下部空间；

步骤3：将待测锚杆杆体伸入下部自动夹持油缸的推力横梁II自动夹持装置内部，并进行油缸充油，使下部自动夹持油缸自动夹紧锚杆杆体下部；

步骤4：旋转螺纹撑柱高强螺母，下移上部自动夹持油缸，确保待测锚杆杆体上部伸入上部自动夹持油缸自动夹持装置内部，并进行油缸充油，使上部自动夹持油缸自动夹紧锚杆杆体上部；

步骤5：通过上部、下部自动夹持油缸充油，对待测锚杆杆体进行加载，待锚杆杆体轴力达到设计预应力值时，停止加载并进行保压；

步骤6：通过旋转电机旋转驱动推力横梁滚动锥筒，待锚杆杆体扭矩达到设计扭矩值时，停止加载并进行保压；

步骤7：采用分级加载的方式，对待测锚杆杆体继续进行加载，每级荷载控制在一定数值之间，待每级荷载稳定一定时间后，方可进行下一级荷载的加载，直到杆体产生破断，记录试验过程锚杆杆体受力及变形数据；

步骤8：上移上部自动夹持油缸，以避免上部油缸回油过程破断锚杆杆体下部与下部锚杆杆体上部产生接触；

步骤9：对上部、下部自动夹持油缸进行回油，自动夹持装置自动张开，移走破断锚杆杆体，可进行下一试验循环。