CN109024714A - 一种锚杆的抗拔试验装置 - Google Patents

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刘华清
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Abstract

一种锚杆的抗拔试验装置，包括：锚具、压力传感器、承压件和支撑顶升组件；所述锚具、压力传感器和承压件与锚杆同轴心设置，并且所述锚具锚固在所述锚杆上；所述承压件的一端与支撑顶升组件连接，另一端与所述锚具连接，所述压力传感器设置于所述锚具与所述承压组件之间；所述支撑顶升组件包括：至少两个顶升件；所述支撑顶升组件用于顶升所述承压件向上位移，带动所述锚杆向上移动；本发明提供的试验装置利用杠杆原理实现了对输电线路工程岩石锚杆基础进行抗拔试验，避免了锚杆抗拔试验时对岩石锚杆本体的破坏，其具有体积小、质量轻、便于运输等特点。

Description

一种锚杆的抗拔试验装置
技术领域
本发明涉及输电线路地基基础工程质量检测领域，具体涉及一种锚杆的抗拔试验装置。
背景技术
岩石锚杆基础适用于中风化以上整体性好的硬质岩层。该基础型式是把锚固钢筋固定于预先开凿的岩石孔洞内，然后贯入水泥砂浆，使锚固钢筋和岩石紧密粘结，借助岩石本体、岩石与水泥砂浆间、水泥砂浆与锚固钢筋间的粘结力来抵抗上部杆塔结构传来的外力。岩石锚杆基础充分利用了岩石的强度，具有消耗材料少、机械化程度高、对自然环境破坏性小等优点。
根据《建筑地基基础工程质量验收规范》(GB50202-2002)与《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)的相关要求，岩石锚杆基础在工程验收时需要进行抗拔承载力检测。目前传统承载力试验方法是将锚固钢筋直接穿过穿心千斤顶，锚具固定，对锚固钢筋施加作用力，通过试验记录的力与位移数据，分析锚杆的抗拔承载力。
而输电线路工程中岩石锚杆基础因受上拔力、水平力较大，锚固钢筋往往会在顶部设置弯折以增加锚固钢筋插入上部结构的长度，进而增加锚固钢筋与上部结构的粘结力，以便满足受力要求。这就造成使用传统锚杆试验装置时，穿心千斤顶因内径较小，无法穿过锚固钢筋，装置无法对其进行抗拔试验。目前一般采用将锚固钢筋顶部的弯折部分切割掉，待试验结束后再焊接的方法完成试验。切割掉锚固钢筋顶部的弯折部分，虽然实现了对岩石锚杆基础进行抗拔试验检测，但对岩石锚杆基础的结构造成了破坏，影响了岩石锚杆的整体承载性能。另外由于岩石锚杆基础一般位于高山中，现场没有稳定的电力供应，焊接质量很难保证。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种锚杆的抗拔试验装置。
本发明提供的技术方案是：一种锚杆的抗拔试验装置，包括：锚具(8)、压力传感器(7)、承压件(6)和支撑顶升组件；
所述锚具(8)、压力传感器(7)和承压件(6)与锚杆同轴心设置，并且所述锚具(8)锚固在所述锚杆上；
所述承压件(6)的一端与支撑顶升组件连接，另一端与所述锚具连接，所述压力传感器设置于所述锚具与所述承压组件之间；
所述支撑顶升组件包括：至少两个顶升件(3)；
所述支撑顶升组件用于顶升所述承压件(6)向上位移，带动所述锚杆向上移动。
优选的，所述承压件(6)为夹心板结构，夹心部为加肋板(10)；
所述加肋板(10)为纵横交错的加肋板，所述承压件(6)在所述加肋板相交处垂直设置有中心孔；
所述中心孔供所述锚杆贯通。
优选的，所述抗拔试验装置还包括：至少两个连接件(4)和至少两个顶升固定件(5)；
所述顶升固定件(5)的一端与所述承压件(6)固定连接，另一端设有圆弧凹槽；
所述顶升件(3)为穿心千斤顶；
所述连接件(4)为伞状结构，所述伞状结构的伞帽与所述顶升固定件(5) 的圆弧凹槽配合连接，所述伞状结构的伞柄设于所述顶升件(3)的心内；
所述顶升件(3)、所述连接件(4)和所述顶升固定件(5)同轴心设置。
优选的，还包括：设于锚杆基础上的平衡承力板(1)和至少两个平衡固定件(2)；
所述平衡承力板(1)的中心设有平衡孔，所述平衡孔供所述锚杆贯通；
所述平衡固定件(2)为固定于所述平衡承力板(1)另一端的平衡固定环，所述平衡固定环内放置所述顶升件(3)；
所述平衡固定环与所述顶升件(3)紧固连接；
所述平衡固定件(2)与所述顶升件(3)同轴心设置。
优选的，所述锚杆包括：弯折锚杆；
所述弯折锚杆包括：从上至下一体成型的弯折段和竖直段；
所述弯折锚杆的竖直段与所述锚具(8)、所述压力传感器(7)、所述承压件 (6)和所述平衡承力板(1)同轴心设置。
优选的，所述弯折锚杆的弯曲半径和直径关系为：
M≥5d；
其中，M为弯折锚杆的弯曲半径，d为锚杆的直径。
优选的，所述承压件(6)的厚度、所述中心孔的直径和所述锚杆的直径关系为：
其中，D为中心孔的直径，H为承压件的厚度，d为锚杆的直径。
优选的，所述顶升固定件(5)包括按质量百分比计的下述成分制得：C 0.65％、 Cr9.70％、Mo 2.40％、Mn 1.85％和V0.9％。
优选的，所述锚具(8)包括按质量百分比计的下述成分制得：C 0.32％、Si1.45％、Mn 1.60％、Mo 0.40％和V 0.10％。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种锚杆的抗拔试验装置，包括：锚具、压力传感器、承压件和支撑顶升组件；所述锚具、压力传感器和承压件与锚杆同轴心设置，并且所述锚具锚固在所述锚杆上；所述承压件的一端与支撑顶升组件连接，另一端与所述锚具连接，所述压力传感器设置于所述锚具与所述承压组件之间；所述支撑顶升组件包括：至少两个顶升件；所述支撑顶升组件用于顶升所述承压件向上位移，带动所述锚杆向上移动；本发明提供的试验装置利用杠杆原理实现了对输电线路工程岩石锚杆基础进行抗拔试验，避免了锚杆抗拔试验时对岩石锚杆本体的破坏，其具有体积小、质量轻、便于运输等特点。
(2)本发明提供的技术方案，采用的试验装置可在不割断锚固杆弯折部分的前提下完成输电线路岩石锚杆基础抗拔试验，可以用于有弯折的岩石锚杆，也可用于不弯折锚杆。
(3)本发明提供的技术方案，采用的试验装置具有体积小、质量轻、便于运输等特点，适用于通过索道运送到试验地点(山上)，再通过各种构件使其连接成整体，进行试验。
(4)本发明提供的技术方案，采用的顶升固定件，使整个装置安装方便连接牢固，试验时千斤顶不会因为受力不均发生滑移，便于试验。
(5)本发明提供的技术方案，采用的承压件，减轻其质量便于携带；夹心部的加肋板保证承压件有足够的刚度，不因受力过大而产生变形。
(6)本发明提供的试验装置，若锚杆顶部无弯折，可采用穿心顶升件按传统试验方法对锚杆进行试验；若锚杆顶部有弯折，则连接件可安放于穿心顶升件内径孔(心)中，与承压件下端的顶升固定件结合，这样即使受力时承压件发生弯曲变形，也能保证穿心顶升件和承压件紧密连接，有效传力。
(7)本发明提供的技术方案，采用的压力传感器，可实时监测锚杆实际受力，保证试验数据的准确性。
(8)本发明提供的技术方案，采用的顶升固定件的硬度为55HRC，相对耐磨性为2.25。
(9)本发明提供的技术方案，采用的固定锚具的抗拉强度为1670MPa。
附图说明
图1为本发明的抗拔试验装置结构示意图；
图2-a为本发明的平衡板结构示意图；
图2-b为图2-a中的D-D剖面图；
图3-a为本发明的承压件示意图；
图3-b为图3-a中的B-B剖面图；
图4-a为本发明的连接件示意图；
图4-b为图4-a中的E-E剖面图；
图5为本发明的顶升件结构示意图；
图6为本发明的支撑架的剖面示意图；
图7为本发明的基座的剖面示意图；
其中，1-平衡承力板；2-平衡固定件；3-顶升件；3-1-基座；3-2-支撑架； 3-3-顶升杆；3-4-顶升导向套筒；3-5-螺栓；3-6-自动摇杆；3-7-动力模块；4- 连接件；5-顶升固定件；6-承压件；7-压力传感器；8-锚具；9-锚杆；10-加肋板。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1至图7所示，本实施例提供的一种锚杆的抗拔试验装置，包括：锚具 8、压力传感器7、承压件6和支撑顶升组件；
所述锚具8、压力传感器7和承压件6与锚杆同轴心设置，并且所述锚具8 锚固在所述锚杆上；
所述承压件6的一端与支撑顶升组件连接，另一端与所述锚具连接，所述压力传感器设置于所述锚具与所述承压组件之间；
所述支撑顶升组件包括：至少两个顶升件3；
所述支撑顶升组件用于顶升所述承压件6向上位移，带动所述锚杆向上移动。
优选的，所述承压件6为夹心板结构，夹心部为加肋板10；
所述加肋板10为纵横交错的加肋板，所述承压件6在所述加肋板相交处垂直设置有中心孔；
所述中心孔供所述锚杆贯通。
优选的，所述抗拔试验装置还包括：至少两个连接件4和至少两个顶升固定件5；
所述顶升固定件5的一端与所述承压件6固定连接，另一端设有圆弧凹槽；
所述顶升件3为穿心千斤顶；
所述连接件4为伞状结构，所述伞状结构的伞帽与所述顶升固定件5的圆弧凹槽配合连接，所述伞状结构的伞柄设于所述顶升件3的心内；
所述顶升件3、所述连接件4和所述顶升固定件5同轴心设置。
优选的，还包括：设于锚杆基础上的平衡承力板1和至少两个平衡固定件2；
所述平衡承力板1的中心设有平衡孔，所述平衡孔供所述锚杆贯通；
所述平衡固定件2为固定于所述平衡承力板1另一端的平衡固定环，所述平衡固定环内放置所述顶升件3；
所述平衡固定环与所述顶升件3紧固连接；
所述平衡固定件2与所述顶升件3同轴心设置。
优选的，所述锚杆包括：弯折锚杆；
所述弯折锚杆包括：从上至下一体成型的弯折段和竖直段；
所述弯折锚杆的竖直段与所述锚具8、所述压力传感器7、所述承压件6和所述平衡承力板1同轴心设置。
优选的，所述弯折锚杆的弯曲半径和直径关系为：
M≥5d；
其中，M为弯折锚杆的弯曲半径，d为锚杆的直径。
优选的，所述承压件6的厚度、所述中心孔的直径和所述锚杆的直径关系为：
其中，D为中心孔的直径，H为承压件的厚度，d为锚杆的直径。
优选的，所述顶升固定件5包括按质量百分比计的下述成分制得：C 0.65％、 Cr9.70％、Mo 2.40％、Mn 1.85％和V0.9％。
优选的，所述锚具8包括按质量百分比计的下述成分制得：C 0.32％、Si 1.45％、Mn 1.60％、Mo 0.40％和V 0.10％。
具体讲，
如图1所示，本发明提供的抗拔试验装置，用于检测锚固钢筋顶部有弯折的岩石锚杆基础，抗拔试验装置由平衡承力板1、平衡固定件2、顶升件3、连接件4、承压件6、顶升固定件5、固定锚具8等构件组成；平衡承力板1可采用垫板，具有承载和平衡的作用；平衡固定件2可采用的平衡固定环；试验装置利用杠杆原理，将两个顶升件3对称的放在平衡承力板1上，承压件6置于顶升件 3上，当顶升件3施加上拔力时，承压件6会向上位移，通过固定在承压件6上的锚具8将力传递给锚杆9，从而达到对锚杆9施加上拔力的作用；利用杠杆原理实现了对输电线路工程岩石锚杆基础进行抗拔试验的装置，这种试验装置，避免了锚杆抗拔试验时对岩石锚杆本体的破坏；
平衡承力板1为中心设有平衡孔的钢板，平衡孔直径应大于1.2倍的岩石锚杆杆体直径；平衡固定件2对称焊接在平衡承力板1两侧，平衡固定件2的直径略大于顶升件3的外径；连接件4为伞状结构，伞柄直径略小于所述顶升件3 的内径；承压件6是有中心孔的夹心板结构，截面尺寸和平衡承力板1一致，夹心内部焊接4根加肋板10，加肋板10沿承压件6的中心孔和顶升固定件5布置，即有的加肋板10的相交处与顶升件同轴心设置，有的加肋板10的相交处与中心孔同轴心设置，以便增加承压件6的刚度，减少受力时中心孔和受力处的变形；顶升固定件5对称焊接在承压件6两侧，位置与平衡固定件2在平衡承力板1 上的位置对应；
所述顶升件3为千斤顶，其包括基座3-1、支撑架3-2、顶升杆3-3、顶升导向套筒3-4、螺栓3-5、自动摇杆3-6和动力模块3-7；所述顶升杆3-3为穿芯顶升杆，芯内放置连接件4的伞柄；基座3-1上固定制有中间为空腔结构的支撑架3-2，支撑架3-2的中间空腔中制有顶升杆3-3，顶升杆3-3为设有外螺纹的空心结构，顶升杆3-3的底部嵌入式安装在基座3-1的中间空腔处，顶升杆 3-3的顶部伸出支撑架3-2带动连接件4向上移动，从而带动承力件6向上位移，进而给锚杆9向上的拔力；顶升杆3-3伸出支撑架3-2处设置有自动摇杆3-6，自动摇杆3-6由动力模块3-7驱动，省去了人力的劳动；设有内螺纹的顶升导向套筒3-4套制在顶升杆3-3外侧，顶升导向套筒3-4内侧的内螺纹与顶升杆3-3 的外螺纹耦合，顶升导向套筒3-4的外侧通过螺栓5与支撑架3-2固定连接；使用时，动力模块7驱动自动摇杆3-6转动，自动摇杆3-6的转动带动顶升杆3-3 和连接件4上升，顶升杆3-3通过固定在支撑架3-2上的顶升导向套筒3-4做直线运动运动，顶升杆3-3的外螺纹和顶升导向套筒3-4的内螺纹之间产生自锁，从而达到加载或卸载的目的。
具体安装步骤如下：
1、将岩石锚杆杆体表面四周整平，并铺一层细砂找平，将平衡承力板1放置在细砂上，并使锚杆9中心和平衡承力板1的平衡孔圆心重合；
2、将2个穿芯千斤顶3分别放置在固定在平衡承力板1上的平衡固定环2 内。平衡固定环的直径和间距根据需安放千斤顶的直径和间距确定，实际操作中可以多加工几种型号的平衡承力板1，根据工程实际需要选择合适的平衡承力板 1；
3、将连接件4的伞柄放入穿芯千斤顶3内芯内，连接件4与穿芯千斤顶3 配套使用，按照穿芯千斤顶3内径大小加工不同大小的连接件4；
4、将承压件6穿过锚杆9上的弯折段，并架在两个千斤顶3上，使焊接在承压件6上的顶升固定件5与放入穿心千斤顶3内心内的连接件4接触牢固。
承压件6的厚度不宜过厚，满足刚度要求即可，承压件6的中心孔直径不能大于压力传感器7和固定锚具8的锚环的内径。
所述弯折锚杆的弯曲半径和所述锚杆的直径关系为：
M≥5d；
其中，M为弯折锚杆的弯曲半径，d为锚杆的直径。
所述承压件6的厚度、中心孔的直径和所述锚杆的直径关系为：
其中，D为中心孔的直径，H为承压件的厚度，d为锚杆的直径；
为方便计算，近似假设当H＝2d时，D≥1.2d；当H＝3d时，D≥1.5d。
承压件6平面尺寸和平衡承力板1平面尺寸一致，顶升固定件5圆心和平衡固定件2的圆心在承压件6和平衡固定件2上的位置一致；
5、在承压件6上安装压力传感器7和固定锚具8。
实施方法：
装置安装完成后，当穿芯千斤顶3给承压件6一个向上的力，承压件6会有一个向上的位移，固定锚具8锚固在承压件6上方的锚杆9上，限制了承压件6 的位移，这样承压件6通过锚具8将力传递给锚杆9，达到对锚杆9施加抗拔力的效果。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种锚杆的抗拔试验装置，其特征在于，包括：锚具(8)、压力传感器(7)、承压件(6)和支撑顶升组件；
所述锚具(8)、压力传感器(7)和承压件(6)与锚杆同轴心设置，并且所述锚具(8)锚固在所述锚杆上；
所述承压件(6)的一端与支撑顶升组件连接，另一端与所述锚具连接，所述压力传感器设置于所述锚具与所述承压组件之间；
所述支撑顶升组件包括：至少两个顶升件(3)；
所述支撑顶升组件用于顶升所述承压件(6)向上位移，带动所述锚杆向上移动。
2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述承压件(6)为夹心板结构，夹心部为加肋板(10)；
所述加肋板(10)为纵横交错的加肋板，所述承压件(6)在所述加肋板相交处垂直设置有中心孔；
所述中心孔供所述锚杆贯通。
3.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述抗拔试验装置还包括：至少两个连接件(4)和至少两个顶升固定件(5)；
所述顶升固定件(5)的一端与所述承压件(6)固定连接，另一端设有圆弧凹槽；
所述顶升件(3)为穿心千斤顶；
所述连接件(4)为伞状结构，所述伞状结构的伞帽与所述顶升固定件(5)的圆弧凹槽配合连接，所述伞状结构的伞柄设于所述顶升件(3)的心内；
所述顶升件(3)、所述连接件(4)和所述顶升固定件(5)同轴心设置。
4.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
还包括：设于锚杆基础上的平衡承力板(1)和至少两个平衡固定件(2)；
所述平衡承力板(1)的中心设有平衡孔，所述平衡孔供所述锚杆贯通；
所述平衡固定件(2)为固定于所述平衡承力板(1)另一端的平衡固定环，所述平衡固定环内放置所述顶升件(3)；
所述平衡固定环与所述顶升件(3)紧固连接；
所述平衡固定件(2)与所述顶升件(3)同轴心设置。
5.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于，
所述锚杆包括：弯折锚杆；
所述弯折锚杆包括：从上至下一体成型的弯折段和竖直段；
所述弯折锚杆的竖直段与所述锚具(8)、所述压力传感器(7)、所述承压件(6)和所述平衡承力板(1)同轴心设置。
6.如权利要求5所述的试验装置，其特征在于，
所述弯折锚杆的弯曲半径和直径关系为：
M≥5d；
其中，M为弯折锚杆的弯曲半径，d为锚杆的直径。
7.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，
所述承压件(6)的厚度、所述中心孔的直径和所述锚杆的直径关系为：
其中，D为中心孔的直径，H为承压件的厚度，d为锚杆的直径。
8.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，
所述顶升固定件(5)包括按质量百分比计的下述成分制得：C 0.65％、Cr 9.70％、Mo2.40％、Mn 1.85％和V0.9％。
9.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述锚具(8)包括按质量百分比计的下述成分制得：C 0.32％、Si 1.45％、Mn 1.60％、Mo 0.40％和V 0.10％。
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