CN114293601A - 一种辅助试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辅助试验装置，包括：支架组件、旋进装置、扭矩传感器、多个限位杆、螺旋锚杆；支架组件包括底板、设于底板并向上延伸的两滑杆、滑设于两滑杆上的横杆及设于底板上且收容有沙体的沙箱，横杆上设有上下贯穿横杆的螺纹孔、横杆底部设有多个螺孔；旋进装置包括手轮、自手轮向下延伸的导杆；扭矩传感器顶部设有限位卡口，扭矩传感器底部设有固定支座，扭矩传感器上设有数值显示屏、上下贯穿扭矩传感器的多个孔道；当导杆螺纹配合并贯穿螺纹孔后配合于限位卡口内，每一限位杆贯穿一孔道后限位杆上端紧固连接于一螺孔，螺旋锚杆上端配合于固定底座内，且螺旋锚杆下端位于沙箱内的沙体中，数值显示屏用于显示螺旋锚杆旋进沙体中的扭矩值。

Description

一种辅助试验装置

技术领域

本发明涉及建筑材料力学试验装置领域，尤其是一种用于螺旋锚杆的辅助试验装置。

背景技术

螺旋锚基础由于具有快速安装、无需开挖或固化、对环境友好、可在各种气候条件下施工等优点，被广泛应用于输电线路工程、风力发电、光伏发电以及管道基础等岩土工程中。在安装过程中，利用特殊的工程机械施加安装扭矩到锚杆上，从而使螺旋锚旋入土层中。选择过高或过低的安装扭矩均可能会导致锚体损坏、无法安装、土体扰动等问题，所以对螺旋锚安装扭矩的研究，对于螺旋锚在实际工程中的应用和机械信息化的施工具有一定的价值。

但是对研究螺旋锚安装特性的试验装置较少，现有的试验装置都是试验者自己组装，各部分无法协调配合导可能会致试验结果存在无法避免的误差，不利于研究螺旋锚的安装特性。

因此，需要提出一种新的用于螺旋锚杆的辅助试验装置。

发明内容

发明目的：提供一种辅助试验装置，用于辅助螺旋锚杆旋进、显示螺旋锚杆的旋进扭矩且用能够测量螺旋锚杆的抗拔力。

技术方案：一种辅助试验装置，包括：支架组件、旋进装置、扭矩传感器、多个限位杆、螺旋锚杆；其中，支架组件包括一底板、分别设于底板两端并向上延伸的两滑杆、滑设于两滑杆上的一横杆及设于底板上表面且用以收容沙体的沙箱，横杆上设有上下贯穿横杆的一螺纹孔、横杆底部设有多个螺孔；旋进装置包括一手轮、自手轮向下延伸的一导杆；扭矩传感器顶部设有一限位卡口，扭矩传感器底部设有一固定支座，扭矩传感器上设有一数值显示屏、上下贯穿扭矩传感器的多个孔道；当导杆通过螺纹连接贯穿螺纹孔且适配于限位卡口内时，每一限位杆贯穿一孔道且限位杆上端紧固连接于一螺孔，限位杆下端延伸至扭矩传感器底部外，螺旋锚杆上端适配于固定底座内，且螺旋锚杆下端位于沙箱内的沙体中，数值显示屏用于显示螺旋锚杆旋进沙体中的扭矩值。

进一步的，还包括一转动组件及一弹簧测力计，转动组件包括轴套、同轴设于轴套内部的轴管，轴管包括适配于轴套内部的一配合部、自配合部上表面向上延伸至轴套外部的延伸部，轴套内壁与配合部外壁之间转动配合有若干滚珠，以使轴管相对轴套转动，轴套底部设有一横向延伸的横梁；当转动组件与导杆配合时，导杆适配于轴管内，弹簧测力计上端连接于横梁上且弹簧测力计下端连接螺旋锚杆上端。

进一步的，导杆下端沿径向开设有第二孔道；限位卡口的侧壁上沿径向开设有两第二圆孔；导杆下端外周表面适配于限位卡口内部，一螺杆自限位卡口外部穿入一第二圆孔并适配于第二孔道内且从另一第二圆孔穿出，以紧固导杆与限位卡口。

进一步的，导杆下端沿径向开设有第二孔道；轴管上端开设有径向贯穿轴管管壁的两第三圆孔；导杆下端外周表面适配于轴管上端内部，一螺杆自轴管外部穿入一第三圆孔并适配于第二孔道内且从另一第三圆孔穿出，以紧固导杆与轴管。

进一步的，横杆两端分别设有上下贯穿横杆的一滑孔，两滑杆外周表面配合于滑孔内；在每一滑杆上螺纹配合有紧固于横杆端部的上下调节螺母，通过调节上下调节螺母使横杆在任一滑杆上的高度改变。

进一步的，横杆包括一管段、嵌套伸缩于管段内的杆段；管段开设有上下贯穿管段的两第一圆孔，杆段开设有沿杆段纵长方向延伸且上下贯穿杆段的一狭槽，一螺栓穿入一第一圆孔并滑移于狭槽后且从另一第一圆孔穿出，以及一螺母紧固于穿出的螺栓上。

进一步的，当横杆一端的上下调节螺母相对横杆另一端的上下调节螺母向上或向下调整时，横杆倾斜至某一预设角度并伸长，以使螺旋锚杆倾斜地旋进沙体中。

进一步的，横杆上设有位于螺纹孔旁侧的气泡水平仪，通过气泡水平仪内的气泡的位置调整横杆的水平。

进一步的，手轮与导杆一体式连接；每一限位杆上端外周表面设有与螺孔相适配的外螺纹。

进一步的，横杆向外凸出设有一安装台，螺纹孔上下贯穿安装台，多个螺孔均设于安装台底部。

有益效果：该辅助试验装置，采用手轮旋进的方式，可以稳定地控制螺旋锚杆的旋进速度，提高了实验的稳定性；扭矩传感器的数值显示屏能够实时显示扭矩值，方便了试验数据的记录工作；通过改变沙箱的位置及调整横杆的角度，可以对沙体任意位置处进行实验，满足了实验个性化的需求；该辅助试验装置能够辅助将螺旋锚杆旋进沙体中，显示螺旋锚杆在沙体中旋进过程的扭矩值，且能够测量螺旋锚杆的抗拔力。

附图说明

图1为本发明辅助试验装置的横杆、扭矩传感器与螺旋锚杆的装配示意图；

图2为旋进装置的局部示意图；

图3为横杆的俯视图；

图4为横杆的剖面图；

图5为横杆的杆段的局部放大图；

图6为横杆的管段的局部放大图；

图7为方台底面的局部放大示意图；

图8为扭矩传感器的立体示意图；

图9为扭矩传感器的剖面图；

图10为横杆、弹簧测力计与螺旋锚杆的装配示意图；

图11为转动组件的外观示意图；

图12为转动组件的剖面图；

图13为弹簧测力计连接螺旋锚杆的局部放大图；

图14为沙箱的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明提供的技术方案做详细说明。

如图1和图10所示，所述辅助试验装置包括支架组件、旋进装置、扭矩传感器9、多个限位杆6、螺旋锚杆2、转动组件10、一弹簧测力计11、沙箱3。所述支架组件包括一水平的底板1、分别设于底板1两端并向上延伸的两滑杆4、滑动设置于两滑杆4上的一横杆7，所述滑杆4与底板1固定连接；所述旋进装置包括一手轮81、自手轮81向下延伸的一导杆82，手轮81与导杆82一体式连接。

如图2至图6所示，横杆7两端分别设有上下贯穿横杆7的一滑孔76，两滑杆7外周表面配合于滑孔76内，即横杆7利用滑孔76用以穿套在滑杆4上，保证横杆7沿滑杆4上下移动；在每一滑杆4上螺纹配合有紧固于横杆7端部的上下调节螺母5，上下调平螺母5用于固定横杆7的上下位置，通过调节上下调节螺母5使横杆7在任一滑杆7上的高度改变，例如通过调节上下调节螺母5使横杆7在两滑杆4上处于与底板1相平行的水平位置。横杆7上还设有位于螺纹孔77旁侧的气泡水平仪79，通过气泡水平仪79内的气泡的位置调整横杆7的水平。

所述横杆7中部设有一方台78，方台78中心开设有上下贯穿方台78的一螺纹孔77、方台78底部设有多个螺孔710；横杆7包括一管段74、嵌套伸缩于管段74内的杆段71；管段74开设有上下贯穿管段74的正对的两第一圆孔75，杆段71开设有沿杆段71纵长方向延伸且上下贯穿杆段71的一狭槽72，一螺栓73穿入管段74的一第一圆孔75并滑移于狭槽72后且从另一第一圆孔75穿出，以及一螺母紧固于穿出的螺栓73上。

管段74内径尺寸与杆段71外径尺寸相当；管段74上、下表面分别设有的两所述第一圆孔75的直径与所述螺栓73的尺寸相当，可以保证螺栓73能够插入第一圆孔75中；杆段71开设的所述狭槽72呈方形，所述狭槽72的宽度与所述螺栓73的直径相当，可保证所述螺栓73在所述狭槽72内水平移动，且螺栓73由于受到狭槽72的限制，以避免伸缩过程中管段74与杆段71脱节。

如图7所示，导杆82外周表面设有与横杆7的螺纹孔77相适配的外螺纹，所述导杆82自上而下旋进所述方台78的螺纹孔77内并延伸至方台78下方，导杆82的外螺纹设计能够保证转动手轮8时，导杆82能够向下缓慢匀速钻进螺纹孔77中；导杆82的下端开设有径向贯穿导杆82的第二孔道820。

结合图1所示，所述导杆82下端可拆卸地配合于所述扭矩传感器9上端时，螺旋锚杆2上端可拆卸地配合于固定支座94，螺旋锚杆2落入位于底板1上的沙箱3所收容的沙体中。

如图1、图14所示，收容有沙体的所述沙箱3滑动设于底板1上表面，沙箱3底部设有多个万向轮31，用于保证沙箱3在底板1上可任意移动，以满足螺旋锚杆2能够旋进沙箱3的沙体中的任意位置。底板1的一侧边具有斜坡，方便沙箱3从地面移动到底板1上。

如图1、图8、图9所示，所述扭矩传感器9顶部设有一限位卡口92，扭矩传感器9底部设有一固定支座94，扭矩传感器9上还设有上下贯穿扭矩传感器9的多个孔道91；限位卡口92为上端开口的管体，限位卡口92的侧壁上开设有径向贯穿限位卡口侧壁且正对的两第二圆孔920；自固定支座94底面沿纵向内凹设有一凹槽，固定支座94的侧壁上开设有径向贯穿固定支座侧壁且正对的两第四圆孔940。具体为，所述扭矩传感器9与限位卡口92、固定支座94为一体式连接，多个孔道91分别设置于扭矩传感器9的四个拐角处，孔道91的直径略大于限位杆6直径。所述扭矩传感器9的平面尺寸与所述方台78的平面尺寸相当。

当导杆82通过螺纹连接贯穿螺纹孔77且适配于限位卡口92内时，导杆82下端连接于限位卡口92上端时，导杆82下端收容于限位卡口92内，具体导杆82下端外周表面适配于限位卡口92内部，一螺杆93自限位卡口92外部穿入限位卡口92的一第二圆孔920并贯穿导杆82的第二孔道820且从另一第二圆孔920穿出，以实现将导杆82与限位卡口92进行紧固连接。

以及，螺旋锚杆2上端适配于扭矩传感器9下方的固定支座94上。如图1、图13所示，螺旋锚杆2上端开设有径向贯穿螺旋锚杆2的一第一孔道21，螺旋锚杆2适配于固定支座94的凹槽内，固定支座94的第四圆孔940与螺旋锚杆2的第一孔道21对齐，且一螺杆95自固定支座94外部穿入一第四圆孔920并适配于第一孔道21内且从另一第四圆孔920穿出，以通过固定支座94实现螺旋锚杆2与扭矩传感器9的紧固连接，固定支座94能够保证螺旋锚杆2在随扭矩传感器9及导杆82相对横杆7上方台78的螺纹孔77的上下运动中不发生滑动和脱落等问题。

并且，每一限位杆6设于扭矩传感器9的一孔道91内且贯穿扭矩传感器9，每一限位杆6上端向上延伸至与方台78的一螺孔710螺纹连接，以及每一限位杆6下端向下延伸至扭矩传感器9底部下方。其中，孔道91的直径略大于限位杆6直径，保证限位杆6能够穿进孔道91，同时能在孔道91内自由滑动。限位杆6数目为四根，每一限位杆6端部设有外螺纹用于与方台78底部的每一螺孔710相连接以紧固限位杆6，固定好的限位杆6能够穿过扭矩传感器9上的孔道91，以实现螺旋锚杆2旋进过程中限制扭矩传感器9转动的作用。

如图1所示，所述扭矩传感器9上还设有一数值显示屏96，用于显示与扭矩传感器9相连接的螺旋锚杆2的螺旋扭矩。

所述导杆82下端配合于所述扭矩传感器9上端时，且螺旋锚杆2上端配合于固定支座94时，将导杆82插入方台78的螺纹孔77，顺、逆时针转动手轮81时，导杆82能够向下、上缓慢匀速旋进，且螺旋锚杆2在沙箱3内的沙体旋进或旋出。且当横杆7一端的上下调节螺母5相对横杆7另一端的上下调节螺母5向上或向下调整时，横杆7倾斜至预设角度并伸长，以使螺旋锚杆2倾斜地旋进沙体中。利用数值显示屏96显示螺旋锚杆2在沙箱3内的沙体中旋进过程中的扭矩值。

如图10至图13所示，当拆卸掉导杆82下端的扭矩传感器9后，所述导杆82的下端还可拆卸地配合于所述转动组件10的上端。弹簧测力计11上端连接于转动组件10下端且弹簧测力计11下端连接螺旋锚杆2上端。

具体地，所述转动组件10类似于一般滚动转动组件的结构，该转动组件10呈T型，包括轴套100、轴向设于轴套100内部的轴管101，轴管101具有适配于轴套100内部的一配合部110、自配合部110上表面向上延伸至轴套100外部的延伸部111，配合部110始终位于轴套100内部，在轴套100内壁与轴管101的配合部110的外壁之间转动配合有若干滚珠104，滚珠104使得轴管101相对轴套100可自由转动。

轴管101的管壁上端开设有径向贯穿轴管101管壁的正对的两第三圆孔102；轴管101的内径尺寸与导杆82的直径相当，轴管101用于固定导杆82。当导杆82下端外周表面适配于轴管101上端内部时，一螺杆(未图示)自轴管101外部穿入一第三圆孔102并适配于第二孔道820内且从另一第三圆孔102穿出，以紧固导杆82与轴管101。

并且，转动组件10的轴套100底部设有横向延伸的一横梁103，弹簧测力计11上端的挂钩悬于横梁103上。由于转动组件10与轴管101之间嵌合有可转动的所述若干钢珠104，用以保证转动组件10的轴管101相对轴套100可以自由旋转，在向上旋转手轮81时，轴管101随导杆82转动，而轴套100不发生转动，进而保证轴套100、弹簧测力计11及螺旋锚杆2不会跟随导杆82一起转动。旋转手轮8的过程中，通过读取弹簧测力计11的读数，实现测试螺旋锚杆2的抗拔力的目的。

该辅助试验装置的工作方法为：

(1)将导杆82自上而下穿入螺纹孔77，让导杆82下部的孔道820从可伸缩横杆7下缘露出，再将四根限位杆6旋进方台78底部的螺孔710，然后将限位杆6穿过扭矩传感器9的四个孔道91，使导杆82下端与扭矩传感器9的限位卡口92相连，再将螺旋锚杆2装进扭矩传感器9下方的固定支座94，完成设备的安装；

(2)将填好沙体的沙箱3移动到螺旋锚杆2下部指定位置，通过调节横杆7两端的上下调节螺母5，使螺旋锚杆2顶部刚好与沙体表面接触；

(3)缓慢匀速地旋转手轮8，使螺旋锚杆2能够平稳的旋进沙体中，同时记录下数值显示屏96上的扭矩度数；

(4)当要测试螺旋锚杆2抗拔力时，卸下扭矩传感器9，换上转动组件10，并将钢丝绳112穿过螺旋锚杆2尾部的第一孔道21并结成一个绳环，然后将弹簧测力计11的两个挂钩分别挂在转动组件10底部的横杆103及绳环上，最后向上旋转手轮8，读取弹簧测力计11读数。

该辅助试验装置，采用手轮旋进的方式，可以稳定地控制螺旋锚杆2的旋进速度，提高了实验的稳定性；扭矩传感器9的数值显示屏96能够实时显示扭矩值，方便了试验数据的记录工作；通过改变沙箱3的位置及调整横杆7的角度，可以对沙体任意位置处进行实验，满足了实验个性化的需求；通过将扭矩传感器9拆换为转动组件10并通过弹簧测力计11悬挂螺旋锚杆2，可以实现对螺旋锚杆2抗拔力的测量，简便高效。该辅助试验装置能够辅助将螺旋锚杆2旋进沙体中，显示螺旋锚杆2在沙体中旋进过程的扭矩值，且能够测量螺旋锚杆2的抗拔力。

Claims (10)

1.一种辅助试验装置，其特征在于，包括：支架组件、旋进装置、扭矩传感器(9)、多个限位杆(6)、螺旋锚杆(2)；其中，

所述支架组件包括一底板(1)、分别设于底板两端并向上延伸的两滑杆(4)、滑设于两滑杆上的一横杆(7)及设于底板上表面且用以收容沙体的沙箱(3)，横杆上设有上下贯穿横杆的一螺纹孔(77)、横杆底部设有多个螺孔(710)；所述旋进装置包括一手轮(81)、自手轮向下延伸的一导杆(82)，导杆外周表面设有外螺纹；

扭矩传感器顶部设有一限位卡口(92)，扭矩传感器底部设有一固定支座(94)，扭矩传感器上设有一数值显示屏(96)、上下贯穿扭矩传感器的多个孔道(91)；

当导杆通过螺纹连接贯穿螺纹孔且适配于限位卡口内时，每一限位杆贯穿一孔道且限位杆上端紧固连接于一螺孔，限位杆下端延伸至扭矩传感器底部外，螺旋锚杆上端适配于固定底座内，且螺旋锚杆下端位于沙箱内的沙体中，数值显示屏用于显示螺旋锚杆旋进沙体中的扭矩值。

2.根据权利要求1所述的辅助试验装置，其特征在于，还包括一转动组件(10)及一弹簧测力计(11)，转动组件包括轴套(100)、同轴设于轴套内部的轴管(101)，轴管包括适配于轴套内部的一配合部(110)、自配合部上表面向上延伸至轴套外部的延伸部(111)，轴套内壁与配合部外壁之间转动配合有若干滚珠(104)，以使轴管相对轴套转动，轴套底部设有一横向延伸的横梁(103)；当转动组件与导杆配合时，导杆适配于轴管内，弹簧测力计上端连接于横梁上且弹簧测力计下端连接螺旋锚杆上端。

3.根据权利要求1所述的辅助试验装置，其特征在于，导杆下端沿径向开设有第二孔道(820)；限位卡口的侧壁上沿径向开设有两第二圆孔(920)；导杆下端外周表面适配于限位卡口内部，一螺杆(93)自限位卡口外部穿入一第二圆孔(920)并适配于第二孔道(820)内且从另一第二圆孔穿出，以紧固导杆与限位卡口。

4.根据权利要求2所述的辅助试验装置，其特征在于，导杆下端沿径向开设有第二孔道(820)；轴管上端开设有径向贯穿轴管管壁的两第三圆孔(102)；导杆下端外周表面适配于轴管上端内部，一螺杆自轴管外部穿入一第三圆孔(102)并适配于第二孔道(820)内且从另一第三圆孔穿出，以紧固导杆与轴管。

5.根据权利要求1所述的辅助试验装置，其特征在于，横杆两端分别设有上下贯穿横杆的一滑孔(76)，两滑杆外周表面配合于滑孔内；在每一滑杆上螺纹配合有紧固于横杆端部的上下调节螺母(5)，通过调节上下调节螺母使横杆在任一滑杆上的高度改变。

6.根据权利要求5所述的辅助试验装置，其特征在于，横杆包括一管段(74)、嵌套伸缩于管段内的杆段(71)；管段开设有上下贯穿管段的两第一圆孔(75)，杆段开设有沿杆段纵长方向延伸且上下贯穿杆段的一狭槽(72)，一螺栓(73)穿入一第一圆孔并滑移于狭槽后且从另一第一圆孔穿出，以及一螺母紧固于穿出的螺栓上。

7.根据权利要求6所述的辅助试验装置，其特征在于，当横杆一端的上下调节螺母相对横杆另一端的上下调节螺母向上或向下调整时，横杆倾斜至某一预设角度并伸长，以使螺旋锚杆倾斜地旋进沙体中。

8.根据权利要求5所述的辅助试验装置，其特征在于，横杆上设有位于螺纹孔(77)旁侧的气泡水平仪(79)，通过气泡水平仪内的气泡的位置调整横杆的水平。

9.根据权利要求1所述的辅助试验装置，其特征在于，手轮与导杆一体式连接；每一限位杆上端外周表面设有与螺孔相适配的外螺纹。

10.根据权利要求1所述的辅助试验装置，其特征在于，横杆向外凸出设有一安装台(78)，螺纹孔上下贯穿安装台，多个螺孔均设于安装台底部。

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