CN211257108U - 锚杆内力监测系统的构建装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种锚杆内力监测系统的构建装置，涉及岩土锚固技术领域，包括支撑架、测力机构、顶撑机构、第一锚具、第二锚具、第一锁片和第二锁片；支撑架包括支撑脚和承载板，支撑脚的一端与承载板连接，另一端用于与垫板抵接，沿靠近承载板的方向，第二锚具、顶撑机构、第一锚具、测力机构依次套接在锚杆上，测力机构与承载板抵接，第一锁片装载时使第一锚具与锚杆锚固，第二锁片装载时使第二锚具与锚杆锚固，通过支撑架、测力机构、第一锚具、顶撑机构和第二锚具将原始锚具架空，实现了在不拆卸原始锚具的情况下更换新锚具，同时，能够通过测力机构实现对锚杆内力的长期监测，施工方便，且不会对支护结构造成损害。

Description

锚杆内力监测系统的构建装置

技术领域

本实用新型涉及岩土锚固技术领域，尤其是涉及一种锚杆内力监测系统的构建装置。

背景技术

锚杆内力是判断岩土工程支护结构安全性的重要指标。一般获取锚杆内力的方法为：在锚杆施工过程中，在锚具与垫板之间预先安装锚杆测力计，待锚头锚固之后，测力计上显示的数值即为所测锚杆的内力值；该方法可实现锚杆内力的长期监测，主要用于岩土工程施工监测。

岩土工程支护施工时，有时会遇到因设计方案变更或支护结构超期服役等需要对已施工完成的锚杆内力进行长期监测的情况。针对这种情况，现有的操作方法是先将锚具拆卸，然后重新安装测力计并张拉锁定，施工非常不方便，且会对支护结构造成损害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锚杆内力监测系统的构建装置，以解决现有的施工方法需要先将锚具拆卸，然后重新安装测力计并张拉锁定，施工非常不方便，且会对支护结构造成损害的技术问题。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建装置，所述锚杆内力监测系统的构建装置包括支撑架、测力机构、顶撑机构、第一锚具、第二锚具、第一锁片和第二锁片；

所述支撑架包括支撑脚和承载板；所述支撑脚的一端与所述承载板连接；

所述支撑脚的另一端用于与垫板抵接，所述承载板上设置有供锚杆穿过的通孔；

在所述锚杆穿入所述承载板上的通孔时，沿靠近所述承载板的方向，所述第二锚具、顶撑机构、第一锚具、测力机构依次套接在所述锚杆上，且所述测力机构与所述承载板抵接；

所述第一锁片用于装载在所述第一锚具与所述锚杆之间，并在装载时使所述第一锚具与所述锚杆锚固；

所述第二锁片用于装载在所述第二锚具和所述锚杆之间，并在装载时使所述第二锚具与所述锚杆锚固。

进一步的，所述锚杆内力监测系统的构建装置包括位移检测机构，所述位移检测机构用以检测原始锚具和所述垫板之间的距离。

进一步的，所述位移检测机构包括弹性检测件，所述弹性检测件与所述垫板连接，所述弹性检测件套设在所述第一锚具上，所述弹性检测件位于所述原始锚具与所述垫板的相接处并与所述原始锚具的外壁抵接；

所述弹性检测件具有设定的厚度，当所述原始锚具与所述垫板之间的距离达到所述弹性检测件的厚度时，所述弹性检测件能够弹入所述原始锚具与所述垫板之间的间隙。

进一步的，所述弹性检测件为橡皮筋。

进一步的，所述测力机构为空心测力计。

进一步的，所述顶撑机构为空心千斤顶。

进一步的，所述支撑架包括斜撑件，所述斜撑件的一端与一个所述支撑脚连接，所述斜撑件的另一端与所述承载板连接。

进一步的，所述承载板为矩形，所述支撑脚的数量为四个，所述承载板的每个角设置有一个所述支撑脚。

进一步的，所述承载板所在平面与所述垫板所在平面平行。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建装置，所述锚杆内力监测系统的构建装置包括支撑架、测力机构、顶撑机构、第一锚具、第二锚具、第一锁片和第二锁片；所述支撑架包括支撑脚和承载板；所述支撑脚的一端与所述承载板连接；所述支撑脚的另一端用于与垫板抵接，所述承载板上设置有供锚杆穿过的通孔；在锚杆穿入所述承载板上的通孔时，沿靠近所述承载板的方向，所述第二锚具、顶撑机构、第一锚具、测力机构依次套接在所述锚杆上，且所述测力机构与所述承载板抵接；所述第一锁片用于装载在所述第一锚具与所述锚杆之间，并在装载时使所述第一锚具与所述锚杆锚固；所述第二锁片用于装载在所述第二锚具和所述锚杆之间，并在装载时使所述第二锚具与所述锚杆锚固。本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建装置，适用于已张拉施工完成的锚杆内力监测，在锚杆上安装支撑架，利用顶撑机构拉动锚杆，从而将原始锚具架空，实现了在不拆卸原始锚具的情况下更换新锚具，并能够通过安装在承载板和第二锚具之间的测力机构实现锚杆内力的长期监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的锚杆内力监测系统的构建装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的锚杆内力监测系统的构建装置的支撑架的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的锚杆内力监测系统的构建装置的测力机构的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的锚杆内力监测系统的构建装置的弹性检测件的安装示意图；

图5为本实用新型实施例提供的锚杆内力监测系统的构建装置的拆除第二锚具与顶撑机构的结构图。

图标：1-锚杆；2-腰梁；3-垫块；4-楔形板；5-垫板；6-弹性检测件；7-斜撑件；8-承载板；9-原始锚具；10-原始锁片；11-第一锚具；12-第一锁片；13-支撑脚；14-测力机构；15-通孔；16-第一固定部；17-第二固定部；18-顶撑机构；19-第二锚具；20-第二锁片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图5所示，岩土工程支护施工时，锚杆1的自由段伸出支护桩，锚杆1通常是倾斜的，支护桩上间隔设置有两个腰梁2，在腰梁2上依次设置有垫块3和楔形板4，楔形板4上设置有垫板5和原始锚具9，锚杆1依次穿过两个腰梁2之间的间隙、垫块3、楔形板4和垫板5后，利用原始锁片10将原始锚具9和锚杆1锁定，用于对边坡、隧道进行支护。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建装置，锚杆内力监测系统的构建装置包括支撑架、测力机构14、顶撑机构18、第一锚具11、第二锚具19、第一锁片12和第二锁片20；支撑架包括支撑脚13和承载板8；支撑脚13的一端与承载板8连接；支撑脚13的另一端用于与垫板5抵接，承载板8上设置有供锚杆穿过的通孔；在锚杆1穿入承载板8上的通孔时，沿靠近承载板8的方向，第二锚具19、顶撑机构18、第一锚具11、测力机构14依次套接在锚杆1上，且测力机构14与承载板8抵接；第一锁片12用于装载在第一锚具11与锚杆1之间，并在装载时使第一锚具11与锚杆1锚固；第二锁片20用于装载在第二锚具19和锚杆1之间，并在装载时使第二锚具19与锚杆1锚固。

具体地，在原始锚具9背向垫板5一侧的锚杆1上安装支撑架，沿靠近承载板8的方向，在锚杆1上依次安装测力机构14和第一锚具11，再装入顶撑机构18和第二锚具19，并利用第二锁片20将第二锚具19与锚杆1锁住；随后，顶撑机构18驱动第二锚具19向远离支撑架的方向移动，因第二锚具19通过第二锁片20与锚杆1连接，所以能够带动原始锚具9移动，从而实原始锚具9与垫板5分离，当锚杆1的内力达到设定压力值时，利用第一锁片12将第一锚具11与锚杆1锁住；最后，再拆除第二锚具19和空心千斤顶，利用安装在锚杆上的第一锚具、测力机构和支撑架能够实现锚杆内力的长期监测。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建装置，适用于已张拉施工完成的锚杆内力监测，在锚杆1上安装支撑架，利用顶撑机构18拉动锚杆1，从而将原始锚具9架空，实现了在不拆卸原始锚具9的情况下更换新锚具，并能够通过安装在承载板8和第二锚具19之间的测力机构14实现锚杆1内力的长期监测。

进一步地，锚杆内力监测系统的构建装置包括位移检测机构，位移检测机构用以检测原始锚具9和垫板5之间的距离。

具体地，将支撑架的支撑脚13放置在垫板5上，锚杆1穿过承载板8上的通孔15，依次安装测力机构14、第一锚具11、顶撑机构18和第二锚具19，并使用第二锁片20将第二锚具19与锚杆1固定连接，然后使用顶撑机构18驱动与之连接的第二锚具19从而张拉锚杆1，第二锚具19具有带动锚杆1向远离原始锚具9的方向移动的趋势，此时，原始锚具9与顶撑机构18之间的锚杆1逐渐受力，当该段锚杆1的内力与锚杆1自由段内力相等时，原始锚具9与垫板5之间的接触压力为零；随着拉力的继续增大，原始锚具9与垫板5会相互分离产生间隙，位移检测机构能够检测出该间隙的大小。

该位移检测机构可以是设置在垫板5上，且沿锚杆长度方向的检测尺，通过检测尺上的刻度读取原始锚具9相对与垫板5移动的距离。

需要说明的是，也可以是设置在原始锚具9或垫板5上的位移传感器，能够满足检测原始锚具9和垫板5之间的距离即可。

锚杆1杆体的内力值可由下式(忽略锚具的弹性变形)得到：N＝N₀-αEd/L，其中，N为锚杆1内力；N₀为测力机构14的读数；α为锚杆1杆体的钢绞线或钢筋根数；E为钢绞线或钢筋的弹性模量；d为位移检测机构检测的原始锚具9和垫板5之间的距离；L为锚杆1自由段长度。

需要说明的是，如锚杆1内力达不到设计要求值，可继续张拉锚杆1至设计值，并通过第一锁片12和第一锚具11将锚杆1锁定，在张拉的过程中，亦可通过敲击原始锚具9使其松动，防止锚杆1内力突然增大时原始锚具9回缩，使得测力机构14上的内力值比实际偏小。

优选地，位移检测机构包括弹性检测件6，弹性检测件6与垫板5连接，弹性检测件6套设在第一锚具11上，且弹性检测件6位于原始锚具9与垫板5的相接处并与原始锚具9的外壁抵接。

弹性检测件6具有设定的厚度，当原始锚具9与垫板5之间的距离达到弹性检测件6的厚度时，弹性检测件6能够弹入原始锚具9与垫板5之间的间隙。

具体地，弹性检测件6贴合在垫板5朝向原始锚具9的侧面上，且其两端均与垫板5连接，弹性检测件6的中间部分与原始锚具9的外壁紧贴，即处于原始锚具9与垫板5的相接处，且弹性检测件6的受弹力作用，具有向原始锚具9中心运动的趋势。

如图4所示，本实施例中，弹性检测件6为环形件，使用时，先将其套设在原始锚具9上，然后再设置到原始锚具9与垫板5的相接处，并通过垫板5上的第一固定部16和第二固定部17将弹性检测件6拉伸，以使其的中间部分与原始锚具9的外壁紧贴，并能够在原始锚具9与垫板5之间的间隙等于弹性检测件6的厚度时，弹入间隙中。

需要说明的是，弹性检测件6具有一定的厚度，当原始锚具9与垫板5之间的间隙达到弹性检测件6的厚度时，弹性检测件6在其弹力的作用下弹入原始锚具9与垫板5之间的间隙，此时，可以由上述的公式计算出锚杆1的内力值，其中，公式中的d为弹性检测件6的厚度。

弹性检测件6为具有弹性变形能力的材料，可以是较细的橡皮筋，或者是两端由弹簧连接的细钢丝。

优选地，弹性检测件6为橡皮筋。

具体地，弹性检测件6可以是橡皮筋，先将橡皮筋套设在原始锚具9上，然后将橡皮筋设置在原始锚具9与垫板5的相接处。

需要说明的是，本实施例中，对橡皮筋的拉伸不会太大，只要能满足原始锚具9与垫板5之间的距离等于橡皮筋的厚度时，能弹入间隙中即可，所以，橡皮筋因弹力变形而引起的厚度的变化可以忽略不计。

进一步地，测力机构14为空心测力计。

具体地，空心测力计可以为JDMSJ-202型振弦式锚索测力计，主要用来测量和监测各种锚杆、锚索、岩石螺栓、支柱、隧道与地下洞室中的支撑以及大型预应力钢筋混凝土结构(桥梁和大坝等)中的载荷和预应力的损失情况。中空结构，三弦测量可以消除不均匀及偏心负荷的影响，具有长期稳定、灵敏度高、防水性能好、不受长电缆影响。

进一步地，顶撑机构18为空心千斤顶。

具体地，空心千斤顶又叫穿心千斤顶，空心千斤顶是利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。空心千斤顶适用于张拉锚具的钢筋束或钢绞线束。

需要说明的是，可以选用SL-RCH120型号的空心千斤顶。

进一步地，支撑架包括斜撑件7，斜撑件7的一端与一个支撑脚13连接，斜撑件7的另一端与承载板8连接。

具体地，斜撑件7的数量为多个，斜撑件7用于连接支撑脚13和承载板8，利用设置的多个斜撑件7，以使支撑脚13与承载板8的连接更加牢固，提高在使用时支撑架的稳定性。

承载板8可以为矩形，也可以为其它形状，例如圆形、六边形等。

优选地，承载板8为矩形，支撑脚13的数量为四个，承载板8的每个角设置有一个支撑脚13。

具体地，承载板8可以为长方形或正方形，在承载板8的每个角上设置有一个支撑脚13，位于承载板8每个侧边上的两个支撑脚13之间设置有两个斜撑件7。

需要说明的是，承载板8也可以为其它形状，能够满足对空心测力计的支撑即可。

进一步地，承载板8所在平面与垫板5所在平面平行。

具体地，承载板8与垫板5平行，方便设置在承载板8上的空心测力计检测锚杆1的内力值，不需要再做其他过多的换算，也方便安装空心千斤顶和第二锚具19。

综上所述，本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建装置，在原始锚具9背向垫板5一侧的锚杆1上安装支撑架，支撑架上安装测力机构14和第一锚具11，再装入顶撑机构18和第二锚具19，并利用第二锁片20将第二锚具19与锚杆1锁住；然后，顶撑机构18工作，驱动第二锚具19向远离支撑架的方向移动，因第二锚具19与锚杆1连接，所以能够带动原始锚具9与垫板5分离，当锚杆1的内力达到设定压力值时，利用第一锁片12将第一锚具11与锚杆1锁住；最后，拆除第二锚具19和千斤顶，利用安装在锚杆1上的第一锚具11、测力机构14和支撑架，代替了原始锚具9，并能够通过测力机构14实现对锚杆1内力的长期监测。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建方法，依赖于锚杆内力监测系统的构建装置，包括以下步骤：在原始锚具9外侧的锚杆1上依次套装支撑架、测力机构14、第一锚具11、顶撑机构18和第二锚具19。

将第二锚具19与锚杆1锚固；利用第二锁片20装载在第二锚具19和锚杆1之间，并在装载时使第二锚具19与锚杆1锚固。

利用顶撑机构18张拉锚杆1，顶撑机构18为空心千斤顶，顶撑机构18驱动第二锚具19向远离支撑架的方向移动，因第二锚具19通过第二锁片20与锚杆1连接，所以能够带动原始锚具9向远离垫板5的方向移动。

通过测力机构14检测锚杆1的内力，当锚杆1的内力达到设定压力值时，将第一锚具11与锚杆1锚固；测力机构14可以采用空心测力计。因原始锚具9受张拉后与垫板5分离，当锚杆1的内力达到设定压力值时，利用第一锁片12将第一锚具11与锚杆1锁住。

最后，拆除第二锚具19和顶撑机构18，利用安装在锚杆1上的第一锚具11、测力机构14和支撑架能够实现锚杆1内力的长期监测。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建方法，通过支撑架、测力机构14、第一锚具11、顶撑机构18和第二锚具19将原始锚具9架空，实现了在不拆卸原始锚具9的情况下更换新锚具，同时，能够通过测力机构14实现对锚杆1内力的长期监测，施工方便，且不会对支护结构造成损害。

本实用新型提供的锚杆内力监测系统的构建方法，适用于已张拉施工完成的锚杆1内力监测，可以在不拆除原始锚具9的情况下，通过原始锚具9与垫板5脱开的时间节点，从而得到测试时锚杆1的原始内力值，该值可用于支护结构施工质量评价、结构稳定性分析和锚杆1内力的时间效应的科学研究等。通过安装在第一锚具11下面的测力计实现锚杆1内力的长期监测，克服了拉拔试验只能获得某一时刻的锚杆1内力值的缺点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述锚杆内力监测系统的构建装置包括支撑架、测力机构、顶撑机构、第一锚具、第二锚具、第一锁片和第二锁片；

所述支撑架包括支撑脚和承载板；所述支撑脚的一端与所述承载板连接；

所述支撑脚的另一端用于与垫板抵接，所述承载板上设置有供锚杆穿过的通孔；

在所述锚杆穿入所述承载板上的通孔时，沿靠近所述承载板的方向，所述第二锚具、顶撑机构、第一锚具、测力机构依次套接在所述锚杆上，且所述测力机构与所述承载板抵接；

所述第一锁片用于装载在所述第一锚具与所述锚杆之间，并在装载时使所述第一锚具与所述锚杆锚固；

所述第二锁片用于装载在所述第二锚具和所述锚杆之间，并在装载时使所述第二锚具与所述锚杆锚固。

2.根据权利要求1所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述锚杆内力监测系统的构建装置包括位移检测机构，所述位移检测机构用以检测原始锚具和所述垫板之间的距离。

3.根据权利要求2所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述位移检测机构包括弹性检测件，所述弹性检测件与所述垫板连接，所述弹性检测件套设在所述第一锚具上，所述弹性检测件位于所述原始锚具与所述垫板的相接处并与所述原始锚具的外壁抵接；

所述弹性检测件具有设定的厚度，当所述原始锚具与所述垫板之间的距离达到所述弹性检测件的厚度时，所述弹性检测件能够弹入所述原始锚具与所述垫板之间的间隙。

4.根据权利要求3所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述弹性检测件为橡皮筋。

5.根据权利要求1所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述测力机构为空心测力计。

6.根据权利要求1所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述顶撑机构为空心千斤顶。

7.根据权利要求1所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述支撑架包括斜撑件，所述斜撑件的一端与一个所述支撑脚连接，所述斜撑件的另一端与所述承载板连接。

8.根据权利要求1所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述承载板为矩形，所述支撑脚的数量为四个，所述承载板的每个角设置有一个所述支撑脚。

9.根据权利要求1所述的锚杆内力监测系统的构建装置，其特征在于，所述承载板所在平面与所述垫板所在平面平行。

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