CN108505552A - 一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基基础工程试验设备技术领域，涉及一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，刚性底座通过地锚螺杆和地锚螺母锚固在刚性地面上，焊接在刚性底座上的第一立柱和第二立柱柱脚处焊接有肋板，螺母垫片安装在纤维筋抗浮锚杆杆体与高强螺母之间，刚性底座的两端安装有导向钢支架，混凝土基体通过锚固系统固定安装在刚性底座上，活动夹持装置用于架设自动位移采集计，活动夹持装置的固定夹旋拧固定在导向刚支架上，杆翼粘贴在纤维筋抗浮锚杆杆体上距离混凝土基体顶面5cm处，其结构简单，施工安装便捷，安全可靠，装置完备不易损坏，测试精度高，操作灵活，成本低。

Description

一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置

技术领域：

本发明属于地基基础工程试验设备技术领域，涉及一种对岩体中纤维筋抗浮锚杆在长期恒定的荷载作用下的抗拔承载力及应力松弛特性的研究及其加载装置，特别是一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置。

背景技术：

抗浮锚杆作为永久性构件，要求锚杆的服役寿命为几十年甚至上百年，现有技术中抗浮锚杆的设计侧重于锚杆的短期拉拔力和位移，很少关心抗浮锚杆的长效性能(长期抗拔承载力和长期变形)。目前，关于永久性锚杆的设计，往往是采用增大安全系数的方法，存在很大的盲目性，锚杆在长期恒荷载作用下会产生蠕变和松弛，导致锚固力损失。另外，在实际工程中的抗浮锚杆，都倾向于基本试验，长期荷载下的拉拔试验极为少见，而工程技术人员关心的是抗浮锚杆的长期抗拔承载力。由于钢材易腐蚀，抗浮锚杆又长期干湿交替的环境，特别是有杂散电流的环境中钢筋抗浮锚杆的耐久性受到质疑。纤维筋抗浮锚杆是一种由树脂和纤维材料复合而成的新型加固材料，与钢筋锚杆相比，它具有较好的力学性能、耐腐蚀性能、抗电磁干扰性能以及优良的抗疲劳特性。中国专利201720304289.5公开了一种锚杆受力特性研究用拉拔试验装置，包括锚杆制备系统和加载系统；锚杆制备系统包括系统框架、垫板、一个第一壳体和多个第二壳体，加载系统包括轴向力加载装置和法向力加载装置，本装置首次实现集锚杆制作与受力试验为一体，可以先制作锚杆再对锚杆进行施加轴向拉力，分析锚杆的受力情况，在锚杆拉拔试验的过程中，可以实现对锚杆砂浆体施加可控法向应力作用，近似模拟锚杆实际轴向受力情况，使得相关的锚杆轴向受力特性研究结果显得更加合理、适用，更好地服务于锚杆的设计及施工，但是该装置仅能模拟锚杆轴向和法向受力情况，不能测量锚杆的长期抗拔承载力并对其分析；201710052406.8公开了测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置及方法，本试验装置包括试验平台，试验平台上表面开设有两个相互垂直的支座轨道，每个支座轨道中均设置有滚动支座，滚动支座的上部中心设置有转动轴，转动轴的顶部设置有夹持装置，两个滚动支座之间夹持有锚杆，锚杆中间安装有锚杆应力计、两个应变计和两个千斤顶，锚杆应力计和应变计通过数据线与数据采集器连接；本方法包括如下步骤：(1)安装试验装置；(2)安装锚杆；(3)固定滚动支座；(4)安装数据采集器；(5)对锚杆进行试验；(6)数据处理，本发明的原理比较简单，且模拟锚杆受力的状态真实，但在实际试验中其测量数据精确度不高，而且成本高；201420358169.X公开了一种用于测试锚杆综合力学性能的试验台，该试验台包括设置在所述安装测试台上的推进与搅拌测试机构、安装预紧测试机构及设置在工作测试台上的弯曲载荷测试机构、轴向载荷测试机构、剪切载荷测试机构和冲击载荷测试机构；通过该试验台可实现在实验室内模拟锚杆安装与工作过程，并对锚杆施加扭转、拉伸、弯曲、剪切与冲击等单项或多项组合外力；采用相互独立的加载系统对锚杆施加相应载荷，可分别进行锚杆安装与工作过程中各种载荷的独立试验，也可以进行安装受力与围岩变形引起的拉伸、剪切与冲击等几种任意工作受力的组合加载试验，从而有效测试锚杆在各种不同外力组合作用下的综合力学性能，但是该试验台主要用于矿山支护，而且结构复杂，操作不便。由此，寻求一种合理、快速、有效的纤维筋抗浮锚杆的长期抗拔承载力测试装置，对于确定抗浮锚杆的长期变形特征和应力松弛特性具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，在节约成本、保证测试质量、提高测试效率的前提下，利用杠杆原理设计提供一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，通过测试纤维筋抗浮锚杆在长期恒定荷载下杆身应力变化和上拔量用于分析纤维筋抗浮锚杆在长期荷载作用下的蠕变效应和应力松弛现象，得到纤维筋抗浮锚杆的长期抗拔承载力，即采用杠杆加载系统对在岩土层中的纤维筋抗浮锚杆施加长期恒定荷载，在纤维筋抗浮锚杆中植入低温敏微型光纤光栅传感器串测试锚杆轴向应力变化，安装自动位移采集计测量锚杆杆体上拔量。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括刚性底座、地锚螺杆、地锚螺母、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重、高强螺母、螺母垫片、活动夹持装置、导向钢支架、自动位移采集计、纤维筋抗浮锚杆杆体、低温敏微型光纤光栅传感器串、混凝土基体、高强螺栓、底座螺纹孔、钢垫块、杆翼、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴；刚性底座、地锚螺杆、地锚螺栓、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一横梁固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重块、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴组成杠杆加载系统，刚性底座的四角预留有直径7cm的孔洞，地锚螺杆穿过刚性底座预留的孔洞与地锚螺母耦合连接，刚性底座通过地锚螺杆和地锚螺母锚固在刚性地面上，第一立柱和第二立柱分别竖直焊接在刚性底座上，第一立柱和第二立柱的柱脚处均焊接有肋板，用于增加第一立柱和第二立柱的稳定性；第一横梁的一端通过第一横梁固定轴水平固定在第一立柱上，另一端下方与固定在第二横梁上的第一横梁连杆焊接，第一横杆连杆通过第一横梁连杆固定轴竖直向上固定在第二横梁的右部，第二横梁连杆的一端通过第二横梁连杆固定轴竖直向上固定在第三横梁上，另一端焊接在第二横梁左部下方，第三横梁连杆的一端通过第三横梁连杆固定轴竖直向下固定在第三横梁上，另一端与配重块连接；第一横梁的左端和第二横梁的右端分别竖直插入纤维筋抗浮锚杆杆体，高强螺母和螺母垫片共同构成纤维筋抗浮锚杆杆体的拉拔锚具，纤维筋抗浮锚杆杆体与高强螺母通过螺纹耦合连接，螺母垫片安装在纤维筋抗浮锚杆杆体与高强螺母之间，刚性底座的两端对称安装有导向钢支架，纤维筋抗浮锚杆杆体内以准分布式植有低温敏微型光纤光栅传感器串，最大限度地消除温度带来的光栅参数变化影响以精确地测得长期荷载作用下纤维筋抗浮锚杆杆体的变形量；纤维筋抗浮锚杆杆体的下端置于混凝土基体中，混凝土基体的四个角处竖向开有底座螺纹孔，高强螺栓穿过底座螺纹孔与钢垫块连接，高强螺栓、底座螺纹孔、钢垫块共同构成混凝土基体的锚固系统，混凝土基体通过锚固系统固定安装在刚性底座上，活动夹持装置、自动位移采集计、杆翼共同构成位移测试系统，活动夹持装置用于架设自动位移采集计，活动夹持装置一端的固定夹旋拧固定在导向刚支架上，能够上下灵活移动，自动位移采集计用来测量混凝土基体中的上拔量，杆翼采用环氧树脂粘贴在纤维筋抗浮锚杆杆体上距离混凝土基体顶面5cm处，为自动位移采集计提供测试杆体变形量的测点。

本发明所述刚性底座采用长2.4m、宽1.2m、厚5cm的钢制长方形底板制成；地锚螺杆采用钢铸体，地锚螺杆的一端设计为长25cm、宽10cm、高10cm的扩大头结构，另一端为带有螺纹、直径6cm的圆柱结构；地锚螺母采用壁厚为4cm的钢铸体，，通过螺纹耦合方式与地锚螺杆连接；第一立柱和第二立柱均采用140mm×60mm×8mm槽钢，第一立柱和第二立柱的柱顶均预留直径50mm孔洞，分别用于安装第一横梁固定轴和第三横梁固定轴；第一横梁固定轴、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴和第三横梁连杆固定轴均由高强销栓和高强螺母螺纹耦合连接组成，其中第一横梁固定轴、第三横梁固定轴的高强螺栓直径为40mm，第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴和第三横梁连杆固定轴的高强销栓直径为30mm，安装上述固定轴时需涂抹黄油以减小摩擦；肋板采用厚0.8cm的钢制材料，其形状为直角梯形，上边长为20cm，下边长为30cm，高为30cm；第一横梁、第二横梁、第三横梁均采宽8cm、厚度12cm钢制材料，长度分别为1.6m、1.3m、1.0m第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱相连的孔直径为50mm，第二横梁与第一横梁连杆相连的孔、第三横梁分别与第二横梁连杆和第三横梁连杆相连的孔直径均为40mm，第一横梁的左端与第二横梁的右端分别预留供纤维筋抗浮锚杆杆体穿过的孔洞，其孔径略大于纤维筋抗浮锚杆杆体的直径；第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆均采用长30cm、宽6cm、厚度2cm的钢制材料。

本发明所述导向刚支架采用光圆钢筋焊接而成，其上焊接的用于确保纤维筋抗浮锚杆杆体垂直度的导向杆上焊接有一钢圈，钢圈直径略大于纤维筋抗浮锚杆杆体直径；高强螺母采用壁厚3cm的六角螺母，螺母垫片为圆环形钢片，其内径略大于纤维筋抗浮锚杆杆体的直径，外径大于高强螺母的外径；杆翼采用5cm×5cm×0.5cm的角铁和内径2cm、壁厚0.3cm的半圆钢管焊接而成，纤维筋抗浮锚杆杆体为玻璃纤维增强聚合物(GFRP)全螺纹实心杆状结构，混凝土基体用于模拟岩石，一般采用高1m、长60cm、宽60cm的现浇钢筋混凝土长方体结构，混凝土强度等级由岩石的单轴抗压强度确定，钢筋采用HRB400；高强螺栓采用下端制有螺纹的钢制杆件，其直径为5cm，长为2.2m，底座螺纹孔的孔深为3cm，钢垫块为8cm×8cm×4cm的方形钢块，其中心位置制有孔径6cm的圆孔。

本发明所述活动夹持装置由固定夹、磁性吸力底座、第一方向调节器、第一钢链杆、第二方向调节器、第二钢链杆、导向夹持器组成，固定夹以旋拧夹持的方式固定在导向刚支架上，磁性吸力底座磁力吸附在固定夹的竖直平面上，第一方向调节器的一端与磁性吸力底座焊接，另一端与第一钢链杆固定连接，第二方向调节器的一端与第一钢链杆相连，另一端与第二钢链杆相连，第一钢链杆和第二钢链杆之间通过紧固螺栓固定，第一钢链杆和第二钢链杆的长度和角度均可灵活调节，导向夹持器一端与第二钢链杆的一端以螺纹耦合方式连接，另一端通过紧固螺栓固定安装有自动位移采集计，导向夹持器安装在第二钢链杆和自动位移采集计之间，导向夹持器的上表面制有水准器，用于调节导向夹持器水平，确保自动位移采集计的垂直度，进而使位移测试准确。

本发明对纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试的具体过程为：

(1)安装杠杆加载系统，先用地锚螺杆和地锚螺母在刚性地面上将刚性底座固定，然后将第一立柱和第二立柱焊接在刚性底座，并分别在第一立柱和第二立柱的柱脚焊接肋板增加其稳定性，焊接时确保第一立柱、第二立柱和肋板的焊缝长度和强度以及立柱的垂直度，然后搭建杠杆，先用第一横梁固定轴和第三横梁固定轴将第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱连接，并临时搭建支撑保证第一横梁和第三横梁水平，然后用第一横梁连接杆固定轴、第二横梁连接杆固定轴、第一横梁连杆以及第二横梁连杆安装第二横梁，最后用第三横梁连接杆固定轴在第三横梁上安装第三横梁连杆，安装上述固定轴时需涂抹黄油，并加外接的支撑仅使第三横梁保持水平，杠杆加载系统安装完毕；

(2)安装纤维筋抗浮锚杆杆体：先将两根植有低温敏微型光纤光栅传感器串的纤维筋抗浮锚杆杆体分别穿过第一横梁左端和第二横梁右端的预留孔，再用高强螺母、螺母垫片自上而下依次穿过位于预留孔位置以上部分的纤维筋抗浮锚杆杆体，以螺纹耦合方式将其牢牢固定，安装前要保证纤维筋抗浮锚杆杆体在混凝土基体中的锚固长度，锚固长度按试验要求确定，并借助导向刚支架确保纤维筋抗浮锚杆杆体的垂直度，整个安装过程中注意保护低温敏微型光纤光栅传感器不受损害；

(3)形成底板锚固结构：先在刚性底座的底座螺纹孔24上插入外表面涂有机油长1.2m、直径5cm的PVC管，并用白胶带封住底座螺纹孔的上顶面以免浆液流入，然后支架混凝土基体的模板、绑扎钢筋，并保证混凝土基体和纤维筋抗浮锚杆杆体的相对位置，最后浇筑混凝土制作标准试件养护至龄期，并在混凝土终凝前将PVC管取出形成底板锚固结构；

(4)先用高强螺栓和钢垫块将混凝土基体固定在刚性底座上，用市售的结构胶在纤维筋抗浮锚杆杆体上粘贴杆翼，并用扎丝临时绑扎固定、养护，待结构胶自然条件养护1天完全固化后再将扎丝拆掉，然后用活动夹持装置分别在杆翼和混凝土基体上架设四只自动位移采集计，并将自动位移采集计与低温敏微型光纤光栅传感器串连接到外接的采集系统上，预施加第一级荷载(预估极限荷载的0.1倍)量的一半，并记录初始读数，剔除快速加载造成的测试误差，然后施加长期荷载所需的配重块重量，开始测试；

(5)测读数据，分不同时间段和时间点对试验进行观测，以获得纤维筋抗浮锚杆长期恒定荷载下的变形量，试验加、卸载和终止加载条件以及锚杆破坏的判定标准按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)执行)。

本发明使用前，混凝土基体的支模、浇筑和纤维筋抗浮锚杆杆体的安装都是在试验装置上进行的，并确保纤维筋抗浮锚杆杆体在拉拔时轴心受拉；试验前确保低温敏微型光纤光栅传感器串和自动位移采集计正常工作，并采集初始数据；通过静力平衡计算出所需施加的配重块重量。

本发明由于特定形状的岩石难以取得，即使能够取到也不能保证钻孔后仍保持其完整性，因此用现浇的混凝土基2模拟岩石，用于模拟纤维筋抗浮锚杆杆体与基岩的锚固。

本发明与现有技术相比，其结构简单，施工安装便捷，安全可靠，装置完备不易损坏，测试精度高，操作灵活，成本低，能够提供持久恒定的拉拔力，可有效提高锚杆抗浮能力，同时测试纤维筋抗浮锚杆在长期恒定荷载下杆身应力变化和上拔量。

附图说明：

图1为本发明的主体结构示意图。

图2为本发明的主体结构俯视图。

图3为本发明所述地锚螺杆的结构原理示意图。

图4为本发明所述第一横梁固定轴的结构原理示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。

图5为本发明所述高强螺母的结构俯视图。

图6为本发明所述螺母垫片的结构俯视图。

图7为本发明所述活动夹持装置的主体结构原理示意图。

图8为本发明所述高强螺栓的结构原理示意图。

图9为本发明所述杆翼的主体结构原理示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括刚性底座1、地锚螺杆2、地锚螺母3、第一立柱4、第二立柱5、肋板6、第一横梁7、第二横梁8、第三横梁9、固定轴10、第一横梁连杆11、第二横梁连杆12、第三横梁连杆13、配重块14、高强螺母15、螺母垫片16、活动夹持装置17、导向钢支架18、自动位移采集计19、纤维筋抗浮锚杆杆体20、低温敏微型光纤光栅传感器串21、混凝土基体22、高强螺栓23、底座螺纹孔24、钢垫块25、杆翼26、第三横梁固定轴27、第一横梁连杆固定轴28、第二横梁连杆固定轴29、第三横梁连杆固定轴30；刚性底座1、地锚螺杆2、地锚螺栓3、第一立柱4、第二立柱5、肋板6、第一横梁7、第二横梁8、第三横梁9、第一横梁固定轴10、第一横梁连杆11、第二横梁连杆12、第三横梁连杆13、配重14、第三横梁固定轴27、第一横梁连杆固定轴28、第二横梁连杆固定轴29、第三横梁连杆固定轴30组成杠杆加载系统，刚性底座1的四角预留有直径7cm的孔洞，地锚螺杆2穿过刚性底座1预留的孔洞与地锚螺母3耦合连接，刚性底座1通过地锚螺杆2和地锚螺母3锚固在刚性地面上，第一立柱4和第二立柱5分别竖直焊接在刚性底座1上，第一立柱4和第二立柱5的柱脚处均焊接有肋板6，用于增加第一立柱4和第二立柱5的稳定性；第一横梁7的一端通过第一横梁固定轴10水平固定在第一立柱4上，另一端下方与固定在第二横梁8上的第一横梁连杆11焊接，第一横杆连杆11通过第一横梁连杆固定轴28竖直向上固定在第二横梁8的右部，第二横梁连杆12的一端通过第二横梁连杆固定轴29竖直向上固定在第三横梁9上，另一端焊接在第二横梁8左部下方，第三横梁连杆13的一端通过第三横梁连杆固定轴30竖直向下固定在第三横梁9上，另一端与配重块14连接；第一横梁7的左端和第二横梁8的右端分别竖直插入纤维筋抗浮锚杆杆体20，高强螺母15和螺母垫片16共同构成纤维筋抗浮锚杆杆体20的拉拔锚具，纤维筋抗浮锚杆杆体20与高强螺母15通过螺纹耦合连接，螺母垫片16安装在纤维筋抗浮锚杆杆体20与高强螺母15之间，刚性底座1的两端对称安装有导向钢支架18，纤维筋抗浮锚杆杆体20内以准分布式植有低温敏微型光纤光栅传感器串21，最大限度地消除温度带来的光栅参数变化影响以精确地测得长期荷载作用下纤维筋抗浮锚杆杆体20的变形量；纤维筋抗浮锚杆杆体20的下端置于混凝土基体22中，混凝土基体22的四个角处竖向开有底座螺纹孔24，高强螺栓23穿过底座螺纹孔24与钢垫块25连接，高强螺栓23、底座螺纹孔24、钢垫块25共同构成混凝土基体22的锚固系统，混凝土基体22通过锚固系统固定安装在刚性底座1上，活动夹持装置17、自动位移采集计19、杆翼26共同构成位移测试系统，活动夹持装置17用于架设自动位移采集计19，活动夹持装置17一端的固定夹17-1旋拧固定在导向刚支架18上，能够上下灵活移动，自动位移采集计19用来测量混凝土基体22中的上拔量，杆翼26采用环氧树脂粘贴在纤维筋抗浮锚杆杆体20上距离混凝土基体22顶面5cm处，为自动位移采集计19提供测试杆体变形量的测点。

本实施例所述刚性底座1采用长2.4m、宽1.2m、厚5cm的钢制长方形底板制成；地锚螺杆2采用钢铸体，地锚螺杆2的一端设计为长25cm、宽10cm、高10cm的扩大头结构，另一端为带有螺纹、直径6cm的圆柱结构；地锚螺母3采用壁厚为4cm的钢铸体，，通过螺纹耦合方式与地锚螺杆2连接；第一立柱4和第二立柱5均采用140mm×60mm×8mm槽钢，第一立柱4和第二立柱5的柱顶均预留直径50mm孔洞，分别用于安装第一横梁固定轴10和第三横梁固定轴27；第一横梁固定轴10、第三横梁固定轴27、第一横梁连杆固定轴28、第二横梁连杆固定轴29和第三横梁连杆固定轴30均由高强销栓和高强螺母螺纹耦合连接组成，其中第一横梁固定轴10、第三横梁固定轴27的高强螺栓直径为40mm，第一横梁连杆固定轴28、第二横梁连杆固定轴29和第三横梁连杆固定轴30的高强销栓直径为30mm，安装上述固定轴时需涂抹黄油以减小摩擦；肋板6采用厚0.8cm的钢制材料，其形状为直角梯形，上边长为20cm，下边长2为30cm，高为30cm；第一横梁7、第二横梁8、第三横梁9均采宽8cm、厚度12cm钢制材料，长度分别为1.6m、1.3m、1.0m第一横梁7和第三横梁9分别与第一立柱4和第二立柱5相连的孔直径为50mm，第二横梁8与第一横梁连杆11相连的孔、第三横梁9分别与第二横梁连杆12和第三横梁连杆13相连的孔直径均为40mm，第一横梁7的左端与第二横梁8的右端分别预留供纤维筋抗浮锚杆杆体20穿过的孔洞，其孔径略大于纤维筋抗浮锚杆杆体20的直径；第一横梁连杆11、第二横梁连杆12、第三横梁连杆13均采用长30cm、宽6cm、厚度2cm的钢制材料。

本实施例所述导向刚支架18采用光圆钢筋焊接而成，其上焊接的用于确保纤维筋抗浮锚杆杆体20垂直度的导向杆上焊接有一钢圈，钢圈直径略大于纤维筋抗浮锚杆杆体20直径；高强螺母15采用壁厚3cm的六角螺母，螺母垫片16为圆环形钢片，其内径略大于纤维筋抗浮锚杆杆体20的直径，外径大于高强螺母15的外径；杆翼26采用5cm×5cm×0.5cm的角铁和内径2cm、壁厚0.3cm的半圆钢管焊接而成，纤维筋抗浮锚杆杆体20为玻璃纤维增强聚合物(GFRP)全螺纹实心杆状结构，混凝土基体22用于模拟岩石，一般采用高1m、长60cm、宽60cm的现浇钢筋混凝土长方体结构，混凝土强度等级由岩石的单轴抗压强度确定，钢筋采用HRB400；高强螺栓23采用下端制有螺纹的钢制杆件，其直径为5cm，长为2.2m，底座螺纹孔24的孔深为3cm，钢垫块25为8cm×8cm×4cm的方形钢块，其中心位置制有孔径6cm的圆孔。

本实施例所述活动夹持装置17由固定夹17-1、磁性吸力底座17-2、第一方向调节器17-3、第一钢链杆17-4、第二方向调节器17-5、第二钢链杆17-6、导向夹持器17-7组成，固定夹17-1以旋拧夹持的方式固定在导向刚支架18上，磁性吸力底座17-2磁力吸附在固定夹17-1的竖直平面上，第一方向调节器17-3的一端与磁性吸力底座17-2焊接，另一端与第一钢链杆17-4固定连接，第二方向调节器17-5的一端与第一钢链杆17-4相连，另一端与第二钢链杆17-6相连，第一钢链杆17-4和第二钢链杆17-6之间通过紧固螺栓固定，第一钢链杆17-4和第二钢链杆17-6的长度和角度均可灵活调节，导向夹持器17-7一端与第二钢链杆17-6的一端以螺纹耦合方式连接，另一端通过紧固螺栓固定安装有自动位移采集计19，导向夹持器17-7安装在第二钢链杆17-6和自动位移采集计19之间，导向夹持器17-7的上表面制有水准器，用于调节导向夹持器17-7水平，确保自动位移采集计19的垂直度，进而使位移测试准确。

本实施例对纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试的具体过程为：

(1)安装杠杆加载系统，先用地锚螺杆2和地锚螺母3在刚性地面上将刚性底座1固定，然后将第一立柱4和第二立柱5焊接在刚性底座1，并分别在第一立柱4和第二立柱5的柱脚焊接肋板6增加其稳定性，焊接时确保第一立柱4、第二立柱5和肋板6的焊缝长度和强度以及立柱的垂直度在±1mm，然后搭建杠杆，先用第一横梁固定轴10和第三横梁固定轴27将第一横梁7和第三横梁9分别与第一立柱4和第二立柱5连接，并临时搭建支撑保证第一横梁7和第三横梁9水平，然后用第一横梁连接杆固定轴28、第二横梁连接杆固定轴29、第一横梁连杆11以及第二横梁连杆12安装第二横梁8，最后用第三横梁连接杆固定轴30在第三横梁9上安装第三横梁连杆13，安装上述固定轴时需涂抹黄油，并加外接的支撑仅使第三横梁9保持水平，杠杆加载系统安装完毕；

(2)安装纤维筋抗浮锚杆杆体20：先将两根植有低温敏微型光纤光栅传感器串21的纤维筋抗浮锚杆杆体20分别穿过第一横梁7左端和第二横梁8右端的预留孔，再用高强螺母15、螺母垫片16自上而下依次穿过位于预留孔位置以上部分的纤维筋抗浮锚杆杆体20，以螺纹耦合方式将其牢牢固定，安装前要保证纤维筋抗浮锚杆杆体20在混凝土基体22中的锚固长度，锚固长度按试验要求确定，并借助导向刚支架18确保纤维筋抗浮锚杆杆体20的垂直度在±1mm，整个安装过程中注意保护低温敏微型光纤光栅传感器不受损害；

(3)形成底板锚固结构：先在刚性底座1的底座螺纹孔24上插入外表面涂有机油长1.2m、直径5cm的PVC管，并用白胶带封住底座螺纹孔24的上顶面以免浆液流入，然后支架混凝土基体22的模板、绑扎钢筋，并保证混凝土基体22和纤维筋抗浮锚杆杆体20的相对位置，最后浇筑混凝土制作标准试件养护至龄期，并在混凝土终凝前将PVC管取出形成底板锚固结构；

(4)先用高强螺栓23和钢垫块25将混凝土基体22固定在刚性底座1上，用市售的结构胶在纤维筋抗浮锚杆杆体20上粘贴杆翼26，并用扎丝临时绑扎固定、养护，待结构胶自然条件养护1天完全固化后再将扎丝拆掉，然后用活动夹持装置17分别在杆翼26和混凝土基体22上架设四只自动位移采集计19，并将自动位移采集计19与低温敏微型光纤光栅传感器串21连接到外接的采集系统上，预施加第一级荷载(预估极限荷载的0.1倍)量的一半，并记录初始读数，剔除快速加载造成的测试误差，然后施加长期荷载所需的配重块14的重量，开始测试；

(5)测读数据，分不同时间段和时间点对试验进行观测，以获得纤维筋抗浮锚杆长期恒定荷载下的变形量，试验加、卸载和终止加载条件以及锚杆破坏的判定标准按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)执行)。

Claims (5)

1.一种纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，其特征在于主体结构包括刚性底座、地锚螺杆、地锚螺母、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重、高强螺母、螺母垫片、活动夹持装置、导向钢支架、自动位移采集计、纤维筋抗浮锚杆杆体、低温敏微型光纤光栅传感器串、混凝土基体、高强螺栓、底座螺纹孔、钢垫块、杆翼、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴；刚性底座、地锚螺杆、地锚螺栓、第一立柱、第二立柱、肋板、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一横梁固定轴、第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆、配重块、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴、第三横梁连杆固定轴组成杠杆加载系统，刚性底座的四角预留有直径7cm的孔洞，地锚螺杆穿过刚性底座预留的孔洞与地锚螺母耦合连接，刚性底座通过地锚螺杆和地锚螺母锚固在刚性地面上，第一立柱和第二立柱分别竖直焊接在刚性底座上，第一立柱和第二立柱的柱脚处均焊接有肋板，用于增加第一立柱和第二立柱的稳定性；第一横梁的一端通过第一横梁固定轴水平固定在第一立柱上，另一端下方与固定在第二横梁上的第一横梁连杆焊接，第一横杆连杆通过第一横梁连杆固定轴竖直向上固定在第二横梁的右部，第二横梁连杆的一端通过第二横梁连杆固定轴竖直向上固定在第三横梁上，另一端焊接在第二横梁左部下方，第三横梁连杆的一端通过第三横梁连杆固定轴竖直向下固定在第三横梁上，另一端与配重块连接；第一横梁的左端和第二横梁的右端分别竖直插入纤维筋抗浮锚杆杆体，高强螺母和螺母垫片共同构成纤维筋抗浮锚杆杆体的拉拔锚具，纤维筋抗浮锚杆杆体与高强螺母通过螺纹耦合连接，螺母垫片安装在纤维筋抗浮锚杆杆体与高强螺母之间，刚性底座的两端对称安装有导向钢支架，纤维筋抗浮锚杆杆体内以准分布式植有低温敏微型光纤光栅传感器串，能消除温度带来的光栅参数变化影响以精确地测得长期荷载作用下纤维筋抗浮锚杆杆体的变形量；纤维筋抗浮锚杆杆体的下端置于混凝土基体中，混凝土基体的四个角处竖向开有底座螺纹孔，高强螺栓穿过底座螺纹孔与钢垫块连接，高强螺栓、底座螺纹孔、钢垫块共同构成混凝土基体的锚固系统，混凝土基体通过锚固系统固定安装在刚性底座上，活动夹持装置、自动位移采集计、杆翼共同构成位移测试系统，活动夹持装置用于架设自动位移采集计，活动夹持装置一端的固定夹旋拧固定在导向刚支架上，能够上下灵活移动，自动位移采集计用来测量混凝土基体中的上拔量，杆翼采用环氧树脂粘贴在纤维筋抗浮锚杆杆体上距离混凝土基体顶面5cm处，为自动位移采集计提供测试杆体变形量的测点。

2.根据权利要求1所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，其特征在于所述刚性底座采用长2.4m、宽1.2m、厚5cm的钢制长方形底板制成；地锚螺杆采用钢铸体，地锚螺杆的一端设计为长25cm、宽10cm、高10cm的扩大头结构，另一端为带有螺纹、直径6cm的圆柱结构；地锚螺母采用壁厚为4cm的钢铸体，通过螺纹耦合方式与地锚螺杆连接；第一立柱和第二立柱均采用140mm×60mm×8mm槽钢，第一立柱和第二立柱的柱顶均预留直径50mm孔洞，分别用于安装第一横梁固定轴和第三横梁固定轴；第一横梁固定轴、第三横梁固定轴、第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴和第三横梁连杆固定轴均由高强销栓和高强螺母螺纹耦合连接组成，其中第一横梁固定轴、第三横梁固定轴的高强螺栓直径为40mm，第一横梁连杆固定轴、第二横梁连杆固定轴和第三横梁连杆固定轴的高强销栓直径为30mm；肋板采用厚0.8cm的钢制材料，其形状为直角梯形，上边长为20cm，下边长为30cm，高为30cm；第一横梁、第二横梁、第三横梁均采宽8cm、厚度12cm钢制材料，长度分别为1.6m、1.3m、1.0m；第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱相连的孔直径为50mm，第二横梁与第一横梁连杆相连的孔、第三横梁分别与第二横梁连杆和第三横梁连杆相连的孔直径均为40mm，第一横梁的左端与第二横梁的右端分别预留供纤维筋抗浮锚杆杆体穿过的孔洞，其孔径大于纤维筋抗浮锚杆杆体的直径；第一横梁连杆、第二横梁连杆、第三横梁连杆均采用长30cm、宽6cm、厚度2cm的钢制材料。

3.根据权利要求1所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，其特征在于所述导向刚支架采用光圆钢筋焊接而成，其上焊接的用于确保纤维筋抗浮锚杆杆体垂直度的导向杆上焊接有一钢圈，钢圈直径大于纤维筋抗浮锚杆杆体直径；高强螺母采用壁厚3cm的六角螺母，螺母垫片为圆环形钢片，其内径大于纤维筋抗浮锚杆杆体的直径，外径大于高强螺母的外径；杆翼采用5cm×5cm×0.5cm的角铁和内径2cm、壁厚0.3cm的半圆钢管焊接而成，纤维筋抗浮锚杆杆体为玻璃纤维增强聚合物全螺纹实心杆状结构，混凝土基体采用高1m、长60cm、宽60cm的现浇钢筋混凝土长方体结构，混凝土强度等级由岩石的单轴抗压强度确定，钢筋采用HRB400；高强螺栓采用下端制有螺纹的钢制杆件，其直径为5cm，长为2.2m，底座螺纹孔的孔深为3cm，钢垫块为8cm×8cm×4cm的方形钢块，其中心位置制有孔径6cm的圆孔。

4.根据权利要求1所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，其特征在于所述活动夹持装置由固定夹、磁性吸力底座、第一方向调节器、第一钢链杆、第二方向调节器、第二钢链杆、导向夹持器组成，固定夹以旋拧夹持的方式固定在导向刚支架上，磁性吸力底座磁力吸附在固定夹的竖直平面上，第一方向调节器的一端与磁性吸力底座焊接，另一端与第一钢链杆固定连接，第二方向调节器的一端与第一钢链杆相连，另一端与第二钢链杆相连，第一钢链杆和第二钢链杆之间通过紧固螺栓固定，第一钢链杆和第二钢链杆的长度和角度均可灵活调节，导向夹持器一端与第二钢链杆的一端以螺纹耦合方式连接，另一端通过紧固螺栓固定安装有自动位移采集计，导向夹持器安装在第二钢链杆和自动位移采集计之间，导向夹持器的上表面制有水准器，用于调节导向夹持器水平，确保自动位移采集计的垂直度，进而使位移测试准确。

5.根据权利要求1所述纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力室内测试装置，其特征在于采用该装置对纤维筋抗浮锚杆长期抗拔承载力进行室内测试的具体过程为：

(1)安装杠杆加载系统，先用地锚螺杆和地锚螺母在刚性地面上将刚性底座固定，然后将第一立柱和第二立柱焊接在刚性底座，并分别在第一立柱和第二立柱的柱脚焊接肋板增加其稳定性，焊接时确保第一立柱、第二立柱和肋板的焊缝长度和强度以及立柱的垂直度，然后搭建杠杆，先用第一横梁固定轴和第三横梁固定轴将第一横梁和第三横梁分别与第一立柱和第二立柱连接，并临时搭建支撑保证第一横梁和第三横梁水平，然后用第一横梁连接杆固定轴、第二横梁连接杆固定轴、第一横梁连杆以及第二横梁连杆安装第二横梁，最后用第三横梁连接杆固定轴在第三横梁上安装第三横梁连杆，安装上述固定轴时需涂抹黄油，并加外接的支撑仅使第三横梁保持水平，杠杆加载系统安装完毕；

(2)安装纤维筋抗浮锚杆杆体：先将两根植有低温敏微型光纤光栅传感器串的纤维筋抗浮锚杆杆体分别穿过第一横梁左端和第二横梁右端的预留孔，再用高强螺母、螺母垫片自上而下依次穿过位于预留孔位置以上部分的纤维筋抗浮锚杆杆体，以螺纹耦合方式将其牢牢固定，安装前要保证纤维筋抗浮锚杆杆体在混凝土基体中的锚固长度，锚固长度按试验要求确定，并借助导向刚支架确保纤维筋抗浮锚杆杆体的垂直度，整个安装过程中注意保护低温敏微型光纤光栅传感器不受损害；

(3)形成底板锚固结构：先在刚性底座的底座螺纹孔24上插入外表面涂有机油长1.2m、直径5cm的PVC管，并用白胶带封住底座螺纹孔的上顶面以免浆液流入，然后支架混凝土基体的模板、绑扎钢筋，并保证混凝土基体和纤维筋抗浮锚杆杆体的相对位置，最后浇筑混凝土制作标准试件养护至龄期，并在混凝土终凝前将PVC管取出形成底板锚固结构；

(4)先用高强螺栓和钢垫块将混凝土基体固定在刚性底座上，用市售的结构胶在纤维筋抗浮锚杆杆体上粘贴杆翼，并用扎丝临时绑扎固定、养护，待结构胶自然条件养护1天完全固化后再将扎丝拆掉，然后用活动夹持装置分别在杆翼和混凝土基体上架设四只自动位移采集计，并将自动位移采集计与低温敏微型光纤光栅传感器串连接到外接的采集系统上，预施加第一级荷载量的一半，并记录初始读数，剔除快速加载造成的测试误差，然后施加长期荷载所需的配重块重量，开始测试；

(5)测读数据，分不同时间段和时间点对试验进行观测，以获得纤维筋抗浮锚杆长期恒定荷载下的变形量，试验加、卸载和终止加载条件以及锚杆破坏的判定标准按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)执行)。