CN112393893A - 一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备 - Google Patents

一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，防偏心设备包括连接枢纽、纵向轴、锚杆夹具、横向轴和夹持臂，连接枢纽上设有中心通孔；纵向轴平行于中心通孔的轴向设置，并位于连接枢纽的上方，锚杆夹具设置于中心通孔的上方，并可沿纵向轴上下移动，若干个横向轴沿中心通孔的圆周方向均匀分布，并与连接枢纽相连，横向轴上设有对中心通孔的轴线进行定位的刻度线；夹持臂有多个，每个夹持臂均与横向轴连接，并可沿横向轴进行移动和固定。本发明可有效地防止锚固试验中锚杆的偏心问题，具有防偏心效果好，适用性广，操作简便的优点。

Description

一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备
技术领域
本发明属于锚杆锚固技术领域，具体涉及一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备。
背景技术
锚固效果是锚杆的室内锚固特性试验中不可忽视的一环，特别是锚杆在锚固约束体中是否偏心，关系到整个试验结果的真实性、可靠性和科学性。
目前，由于缺乏室内锚固试验中专用的防偏心设备，相关研究人员所采用的锚固防偏心方法一般为：在锚杆安装过程中，趁锚固剂尚未完全凝固，利用目测或简单测量仪器(直尺、游标卡尺、铅垂线等)进行手动调整。
显然，常规的锚固防偏心方法有两个不可避免的问题：一是锚固效果无法得到保障，特别是当锚固长度较长时，操作起来非常困难，进而影响试验数据的真实性和可靠性；二是锚固效果重复性较差，在进行多组试验时，各组的锚固偏心程度不一致，严重影响试验数据的科学性。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，以至少解决目前锚固防偏心方法导致锚固效果较差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，所述防偏心设备使锚杆与锚固约束体上的钻孔同轴，所述防偏心设备包括：
连接枢纽，所述连接枢纽上设有用于锚杆穿行并进入钻孔的中心通孔；
纵向轴，所述纵向轴平行于中心通孔的轴向设置，并位于连接枢纽的上方，所述纵向轴用于对锚杆的下移进行导向；
锚杆夹具，所述锚杆夹具设置于中心通孔的上方，并可沿纵向轴上下移动，所述锚杆夹具用于夹紧锚杆并带动锚杆沿中心通孔的轴线下移；
横向轴，若干个所述横向轴沿中心通孔的圆周方向均匀分布，并与连接枢纽相连，所述横向轴上设有对中心通孔的轴线进行定位的刻度线；
夹持臂，所述夹持臂有多个，每个所述夹持臂均与横向轴连接，并可沿横向轴进行移动和固定，所述夹持臂用于将锚固约束体夹紧并使中心通孔与钻孔同轴固定。
优选的，所述锚杆夹具包括第一弹簧夹头，所述第一弹簧夹头同轴夹紧于锚杆上并使锚杆与中心通孔同轴；所述第一弹簧夹头与所述纵向轴滑动连接且可固定在所述纵向轴上。
优选的，所述锚杆夹具还包括第二弹簧夹头，所述第二弹簧夹头同轴夹紧于锚杆上并位于第一弹簧夹头下方；
所述第一弹簧夹头和第二弹簧夹头上均设有导向孔，所述纵向轴穿设于导向孔内以使第一弹簧夹头和第二弹簧夹头与纵向轴滑动连接。
优选的，所述纵向轴包括第一纵向轴和第二纵向轴，所述第一纵向轴和第二纵向轴对应设置于中心通孔的两侧并对下移的锚杆进行导向。
优选的，所述横向轴包括第一横向轴、第二横向轴、第三横向轴和第四横向轴，所述第一横向轴、第二横向轴、第三横向轴和第四横向轴沿中心通孔圆周方向均匀分布在同一水平面内。
优选的，所述纵向轴和横向轴与连接枢纽可拆卸连接。
优选的，所述纵向轴底端的第一外螺纹段旋紧于连接枢纽端面上的第一螺纹连接孔内。
优选的，所述横向轴一端部的第二外螺纹段旋紧于连接枢纽外圆周面上的第二螺纹连接孔内。
优选的，所述连接枢纽呈环状，所述中心通孔同轴设置于连接枢纽上且中心通孔与钻孔同轴设置。
优选的，所述夹持臂顶端设有使夹持臂与横向轴滑动连接的滑动环，所述滑动环套设于横向轴上，所述滑动环上设有锁紧螺纹孔，所述锁紧螺纹孔内螺纹连接有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆用于将夹持臂固定于横向轴上。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明的防偏心设备实现了室内锚固防偏心技术从“目测”到“精确”的转变，可有效地防止锚固试验中锚杆的偏心问题，具有防偏心效果好，适用性广，操作简便的优点，进而提高了室内锚固试验的锚固效率，改善了锚固效果，从而保障了室内锚固试验测试数据的真实性、可靠性和科学性。
本发明的防偏心设备仅由多个钢材零件组成，具有结构简单，便于拆卸、组装、运输、保存、更换零件的优点；本发明中设置的弹簧夹头可适应不同直径的锚杆的夹紧固定；本发明中设置的带刻度线的横向轴和可移动并固定的夹持臂，适用于对各种规格的锚固约束体进行加持。
本发明的防偏心设备具有良好的可拓展性，纵向轴、横向轴均可根据实际情况，定制不同的长度，以适应不同的锚固试验。
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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的俯视图；
图3为本发明实施例的主视图；
图4为本发明实施例的连接枢纽的结构示意图；
图5为本发明实施例的弹簧夹头的结构示意图；
图6为本发明实施例的夹持臂的结构示意图；
图7为本发明实施例的横向轴的结构示意图；
图8为本发明实施例的纵向轴的结构示意图。
图中：1、第一纵向轴；2、第二纵向轴；3、第一横向轴；4、第二横向轴；5、第三横向轴；6、第四横向轴；7、连接枢纽；8、第一弹簧夹头；9、第二弹簧夹头；10、第一夹持臂；11、第二夹持臂；12、第三夹持臂；13、第四夹持臂；14、中心通孔；15、第一螺纹连接孔；16、第二螺纹连接孔；17、导向孔；18、滑动环；19、锁紧螺杆；20、第一外螺纹段；21、刻度线；22、第二外螺纹段。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，该防偏心设备用于锚杆与锚固约束体上钻孔的同轴固定，钻孔设置在锚固约束体上，防偏心设备夹持在锚固约束体上，并位于钻孔上方；本实施例中，防偏心设备的整体外形尺寸为：750mm(长)×750mm(宽)×1200mm(高)。
防偏心设备包括连接枢纽7、纵向轴、锚杆夹具、横向轴和夹持臂；连接枢纽7上设有用于锚杆穿行并进入钻孔的中心通孔14，当锚杆向下移动时，锚杆底端穿过中心通孔14进入钻孔内。纵向轴平行于中心通孔14的轴向设置，纵向轴的底端与连接枢纽7相连，纵向轴用于对锚杆的下移进行导向；锚杆夹具设置于中心通孔14的上方，锚杆夹具可沿纵向轴进行上下移动，锚杆夹具用于夹紧锚杆并带动锚杆沿中心通孔14的轴线下移。若干个横向轴沿中心通孔圆周方向均匀分布，各个横向轴的一端均与连接枢纽7相连，横向轴上设有对中心通孔的轴线进行定位的刻度线21，通过将锚固约束体外圆周面所对应的各个横向轴上刻度线21的数值调节为同一数值实现中心通孔14的轴线与钻孔轴线的同轴定位；夹持臂有多个，每个夹持臂均与横向轴连接，夹持臂并可沿横向轴的轴向进行移动和固定，若干个夹持臂将锚固约束体夹紧后中心通孔14与钻孔同轴。
在使用时，若干个横向轴将连接枢纽7悬空于锚固约束体上方，调节连接枢纽7的位置使锚固约束体外圆周面所对应的各个横向轴上刻度线21的数值相同，将各个夹持臂在各自对应的横向轴上朝向锚固约束体移动，并在夹持臂与锚固约束体抵接后将各个夹持臂固定于横向轴上，实现对锚固约束体的夹紧，同时完成中心通孔14与钻孔的同轴固定；将锚杆夹紧于使锚杆与中心通孔14同轴的锚杆夹具上，锚杆夹具在纵向轴的导向作用下将锚杆下移并同轴进入钻孔内。
进一步的，如图1所示，锚杆夹具包括第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9，第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9与中心通孔14同轴设置，第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9一上一下同轴夹紧于锚杆上。上下同轴设置的第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9将锚杆进行同轴固定，实现锚杆与中心通孔14的同轴固定，第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9沿纵向轴的向下移动将带动锚杆向下移动并进入钻孔内。
进一步的，如图1所示，纵向轴包括第一纵向轴1和第二纵向轴2，第一纵向轴1和第二纵向轴2平行于中心通孔14的轴线方向设置，第一纵向轴1和第二纵向轴2设置在中心通孔14的两侧，第一纵向轴1和第二纵向轴2的轴线与连接枢纽7的同一条直径垂直相交，第一纵向轴1和第二纵向轴2的底端分别与连接枢纽7的上端面连接。通过双轴导向使得锚杆在下移过程中，锚杆与中心通孔14始终处于同轴状态，防止锚杆在进入钻孔(钻孔内充满锚固剂)时发生偏心现象。
进一步的，如图5所示，在第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9上均设有与第一纵向轴1和第二纵向轴2相配合的导向孔17，第一纵向轴1和第二纵向轴2的顶端一一对应的穿设于导向孔17内。通过第一弹簧夹头8、第二弹簧夹头9与第一纵向轴1、第二纵向轴2的滑动连接，实现锚杆夹具沿中心通孔14轴向的上下移动。第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9可夹紧不同直径的锚杆，以适应不同直径的锚杆的锚固需求，锚杆的直径应不大于40mm。锚杆的直径范围由选定的弹簧夹头尺寸确定。将第一弹簧夹头8或第二弹簧夹头9套设在锚杆上后，可通过锁定第一弹簧夹头8或第二弹簧夹头9使锚杆与第一弹簧夹头8或第二弹簧夹头9同轴固定连接，同时在锚固结束后，解除锁定即可将锚杆与第一弹簧夹头8或第二弹簧夹头9分离。
进一步的，如图1、图2所示，横向轴包括第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5和第四横向轴6，第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5和第四横向轴6沿中心通孔14的圆周方向均匀分布在同一水平面内。与连接枢纽7相连的横向轴用于支撑连接枢纽7悬空于锚固约束体的上方，防止连接枢纽7移动时与锚固约束体产生干涉，横向轴还为夹持臂的移动提供导向，以及为夹持臂夹持锚固约束体提供支撑。第一横向轴3与第四横向轴6同轴，第二横向轴4与第三横向轴5同轴，通过同轴设置并设有刻度线21的第一横向轴3和第四横向轴6确定中心通孔14的第一条直径，通过同轴设置并设有刻度线21的第二横向轴4和第三横向轴5确定中心通孔14的第二条直径，通过中心通孔14的两条直径对中心通孔14的轴线进行定位。
进一步的，如图4所示，中心通孔14为圆形孔，中心通孔14同轴设置在连接枢纽7上，连接枢纽7整体呈环状。在本实施例中，连接枢纽7为圆环状，圆环状的连接枢纽7易于加工成型，也便于对中心通孔14进行定位。当连接枢纽7在锚固约束体上方移动时，中心通孔14的轴线与钻孔轴线的逐步靠近并重合，实现中心通孔14的轴线与钻孔轴线的同轴定位，保证锚杆进入钻孔时与钻孔同轴。中心通孔14的直径尺寸大于锚杆的直径尺寸，以便于锚杆穿过中心通孔14而进入钻孔。
进一步的，如图7所示，在横向轴上沿横向轴的轴线方向设有刻度线21，刻度线21用于对中心通孔的轴线进行定位，也就是夹持臂夹紧锚固约束体时夹持臂与中心通孔14的轴线的距离，当中心通孔14的轴线与钻孔轴线重合时，锚固约束体外圆周面与第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5、第四横向轴6上刻度线21所对应的数值都相等。在对中心通孔的轴线进行定位时，需要使连接枢纽7在锚固约束体上方往复移动，直到锚固约束体外圆周面与第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5、第四横向轴6上刻度线21所对应的数值都相等。
进一步的，如图1所示，夹持臂包括第一夹持臂10、第二夹持臂11、第三夹持臂12和第四夹持臂13，第一夹持臂10、第二夹持臂11、第三夹持臂12和第四夹持臂13平行于中心通孔14轴向设置于连接枢纽7下方，夹持臂与横向轴为一一对应关系，第一夹持臂10、第二夹持臂11、第三夹持臂12、第四夹持臂13分别与第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5、第四横向轴6对应滑动连接。设置四个夹持臂便于对圆柱状的锚固约束体进行夹紧。
进一步的，如图6所示，在夹持臂的顶端设有滑动环18，滑动环18套设于横向轴上实现了夹持臂在横向轴上的移动，滑动环18上设有锁紧螺纹孔，锁紧螺纹孔内螺纹连接有锁紧螺杆19，通过将锁紧螺杆19旋入锁紧螺纹孔内实现夹持臂在横向轴上的固定，并夹紧锚固约束体。
进一步的，如图4、图8所示，在连接枢纽7的上端面上圆周均布有与纵向轴数量相等的第一螺纹连接孔15，也就是第一螺纹连接孔15有两个，在第一纵向轴1和第二纵向轴2的底端均设有第一外螺纹段20，第一纵向轴1和第二纵向轴2底端的第一外螺纹段20一一对应的旋紧于螺纹连接孔15内。通过第一纵向轴1和第二纵向轴2底端与连接枢纽7上端面的螺纹连接，实现防偏心设备的快速安装与拆卸，减小防偏心设备的纵向体积，提高了防偏心设备的便携性。同时也便于纵向轴的更换，以适用于长短不一的锚杆。
进一步的，如图4、图7所示，在连接枢纽7的外圆周面上均匀分布有与横向轴相配合的第二螺纹连接孔16，也就是第二螺纹连接孔16有四个，第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5和第四横向轴6靠近连接枢纽7的一端均设有第二外螺纹段22，第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5和第四横向轴6端部的第二外螺纹段22一一对应的旋紧于第二螺纹连接孔16内，通过横向轴与连接枢纽7的螺纹连接，实现防偏心设备的快速安装与拆卸，减小防偏心设备的横向体积，提高了防偏心设备的便携性。同时也便于横向轴的更换，以适用于大小各异的锚固约束体。
进一步的，连接枢纽7、纵向轴、横向轴、锚杆夹具和夹持臂均为钢材质，钢材质易于加工成型，精度高，使用寿命长。
本实施例中的防偏心装置在使用前需要进行组装，具体组装步骤如下：
步骤S1，将第一纵向轴1和第二纵向轴2和第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5和第四横向轴6分别安装在连接枢纽7上，连接方式为螺纹连接；
步骤S2，根据试验需求，选取合适的第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9，并将第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9串联于第一纵向轴1和第二纵向轴2上；
步骤S3，将第一夹持臂10、第二夹持臂11、第三夹持臂12和第四夹持臂13安装在第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5、第四横向轴6上。
本实施例中可拆卸式室内锚固试验防偏心设备在使用时包括以下步骤：
步骤S1，检查地面平整度，将安装好的设备放置在平整的地面上，以保证防偏心效果；
步骤S2，将防偏心设备置于锚固约束体上，并使连接枢纽7上的中心通孔14大致正对锚固约束体上的钻孔；
步骤S3，调整连接枢纽的位置，使锚固约束体外圆周面所对应的第一横向轴3、第二横向轴4、第三横向轴5和第四横向轴6上的刻度线21的数值相同，然后将第一夹持臂10、第二夹持臂11、第三夹持臂12和第四夹持臂13分别与锚固约束体抵触并固定；
步骤S4，将锚杆穿过第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9，并调整第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9位置，两个弹簧夹头之间的距离根据锚杆长度来调整，然后锁住第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9，此时第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9可沿第一纵向轴1和第二纵向轴2移动，第一弹簧夹头8和第二弹簧夹头9与锚杆之间不可移动；
步骤S5，在钻孔中加入锚固剂，然后向下移动第一弹簧夹头8、第二弹簧夹头9和锚杆，使锚杆下移并进入钻孔内，使锚固完成。
综上所述，本发明提供的一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，实现了室内锚固防偏心技术从“目测”到“精确”的转变，可有效地防止锚固试验中锚杆的偏心问题，具有防偏心效果好，适用性广，操作简便的优点，进而提高了室内锚固试验的锚固效率，改善了锚固效果，从而保障了室内锚固试验测试数据的真实性、可靠性和科学性。
连接枢纽上设置同轴的中心通孔，通过若干个与连接枢纽相连并设有刻度线的横向轴实现了连接枢纽与锚固约束体上钻孔的同轴定位，通过若干个夹持臂在横向轴上的固定将锚固约束体夹紧，通过上下同轴设置的弹簧夹头将锚杆与中心通孔同轴固定，通过平行中心通孔轴向设置在连接枢纽上方的纵向轴对锚杆的下移进行导向。
防偏心设备仅由多个钢材零件组成，具有结构简单，便于拆卸、组装、运输、保存、更换零件的优点；弹簧夹头可适应不同直径的锚杆的夹紧固定；带刻度线的横向轴和可移动并固定的夹持臂，适用于对各种规格的锚固约束体进行加持。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，所述防偏心设备使锚杆与锚固约束体上的钻孔同轴，其特征在于，所述防偏心设备包括：
连接枢纽，所述连接枢纽上设有用于锚杆穿行并进入钻孔的中心通孔；
纵向轴，所述纵向轴平行于中心通孔的轴向设置，并位于连接枢纽的上方，所述纵向轴用于对锚杆的下移进行导向；
锚杆夹具，所述锚杆夹具设置于中心通孔的上方，并可沿纵向轴上下移动，所述锚杆夹具用于夹紧锚杆并带动锚杆沿中心通孔的轴线下移；
横向轴，若干个所述横向轴沿中心通孔的圆周方向均匀分布，并与连接枢纽相连，所述横向轴上设有对中心通孔的轴线进行定位的刻度线；
夹持臂，所述夹持臂有多个，每个所述夹持臂均与横向轴连接，并可沿横向轴进行移动和固定，所述夹持臂用于将锚固约束体夹紧并使中心通孔与钻孔同轴固定。
2.如权利要求1所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述锚杆夹具包括第一弹簧夹头，所述第一弹簧夹头同轴夹紧于锚杆上并使锚杆与中心通孔同轴；所述第一弹簧夹头与所述纵向轴滑动连接且可固定在所述纵向轴上。
3.如权利要求2所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述锚杆夹具还包括第二弹簧夹头，所述第二弹簧夹头同轴夹紧于锚杆上并位于第一弹簧夹头下方；
所述第一弹簧夹头和第二弹簧夹头上均设有导向孔，所述纵向轴穿设于导向孔内以使第一弹簧夹头和第二弹簧夹头与纵向轴滑动连接。
4.如权利要求1或3所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述纵向轴包括第一纵向轴和第二纵向轴，所述第一纵向轴和第二纵向轴对应设置于中心通孔的两侧并对下移的锚杆进行导向。
5.如权利要求4所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述横向轴包括第一横向轴、第二横向轴、第三横向轴和第四横向轴，所述第一横向轴、第二横向轴、第三横向轴和第四横向轴沿中心通孔圆周方向均匀分布在同一水平面内。
6.如权利要求5所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述纵向轴和横向轴与连接枢纽可拆卸连接。
7.如权利要求6所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述纵向轴底端的第一外螺纹段旋紧于连接枢纽端面上的第一螺纹连接孔内。
8.如权利要求6所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述横向轴一端部的第二外螺纹段旋紧于连接枢纽外圆周面上的第二螺纹连接孔内。
9.如权利要求1所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述连接枢纽呈环状，所述中心通孔同轴设置于连接枢纽上且中心通孔与钻孔同轴设置。
10.如权利要求1或6或9所述的可拆卸式室内锚固试验防偏心设备，其特征在于，所述夹持臂顶端设有使夹持臂与横向轴滑动连接的滑动环，所述滑动环套设于横向轴上，所述滑动环上设有锁紧螺纹孔，所述锁紧螺纹孔内螺纹连接有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆用于将夹持臂固定于横向轴上。
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