錨杆受力測讀預警裝置及使用方法與流程
2023-04-26 04:37:21
本發明涉及錨杆受力監測領域，特別是一種錨杆受力測讀預警裝置及使用方法。
背景技術：
隨著我國經濟社會的發展，地下礦井、隧道、地鐵、水電硐室等修建越來越多，深度不斷增大，更多的工程處於惡劣地質條件，隨之面臨的支護問題也越來越突出。比如軟巖的大變形、高地壓和難支護等問題。在常規的錨杆對邊坡、礦井巷道、隧道、壩體等主體加固的使用過程中，錨杆的受力不能直觀顯示，無法滿足提前預警的要求。在現場工程錨固中，錨杆受力狀態及結構變形狀態不明確，僅靠工人個人經驗來判斷是否安全，容易帶來安全隱患。目前使用較多的錨杆受力檢測裝置由彈性元件電子測力計、液壓枕指針式測力計和錨杆無損檢測儀。由於一般測力計體積大、造價高和使用不便等原因，其應用只限於極少量錨杆受力情況的抽查和試驗研究，不能對工程中所有錨杆進行檢測。錨杆無損檢測儀雖然可以檢測全部錨杆，但是效率太低且需要專業技術人員。因此，目前亟需一種錨杆受力測讀預警裝置以直觀顯示錨杆受力是否符合支護設計要求，以及當錨杆受載過高時警示錨杆破斷危險。
在本發明之前，申請號為201510750138.8的發明公布了一種雙託盤錨杆錨固力實時監測方法及裝置。其特徵是通過錨杆上安裝顯示儀表，通過模擬數字轉換器將應變片收集到的應變值轉換成數位訊號，再由控制器計算錨固力並控制發出報警信號。可見該發明需要布置電路，且實際施工中安裝複雜，造價高，並不適用於大範圍使用。
申請號為201610271396.2的發明公布了一種礦用錨杆測力計。該發明包括電阻應變式錨杆測力傳感器和二次監測儀表，其特徵在於:電阻應變式錨杆測力傳感器包括中控套杆和環形應力傳感器組，中空套杆內置環形應力傳感器組，環形應力傳感器組包括多個均布的單體環形應力傳感器並內置箔式電阻片，箔式電阻片通過導線連接；二次監測儀表具有數據處理、實時就地顯示、有線傳輸或無線傳輸功能。但該發明配件造價高，經濟性差，施工效率低，正常工作依賴於電力供應。
技術實現要素：
針對上述發明存在的問題，需要一種無需電力供應，無需精密傳感器及數據分析、轉換元件的錨杆受力測讀預警裝置。除此之外，該錨杆受力測度預警裝置還具有對錨杆的錨固質量不會產生損害、安裝簡便、測讀簡單、受力形變恆定、可大範圍使用等優點。
本發明針對現有的錨杆軸力監測裝置的不足，提供了一種錨杆受力測讀預警裝置及其使用方法。通過該發明達到由錨杆受力產生的變形量化為錨杆受力，以預警錨杆杆體拉斷破壞的方式，進一步提高錨杆作用和施工質量並消除安全隱患的目的。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：錨杆受力測讀預警裝置，其特徵在於：包括平託板、變形罩和受力量化標尺；所述的平託板與圍巖相接觸，所述的變形罩通過緊固螺母緊固在平託板上，所述的變形罩上固定有指針，指向受力量化標尺，所述的受力量化標尺固定在錨杆的外露端。
進一步的，所述的平託板由鋼板製成，形狀一般為方形，中心設有孔洞，錨杆可從中穿過，其作用是將巖（土）體作用在錨杆上的力傳遞給變形罩，平託板的尺寸大於變形罩，為變形罩預留足夠變形空間。
進一步的，所述的變形罩是鋼製近半球形裝置，其上固定有指針，指針位於變形罩高度的1/2處，且指向變形罩切平面的法向；變形罩與平託板接觸的一側為圓形開口，與緊固螺母接觸的一側為凹頂；變形罩具有不小於錨杆最大軸力的法向承載力，變形罩所受荷載與轉角之間存在單調遞增關係，隨著荷載的增加，變形罩發生形變，指針在其所在縱剖面內產生轉動。
進一步的，所述的受力量化標尺是帶有刻度的塑料制弧形尺，且根據刻度範圍有不同顏色分區。受力量化標尺的一端帶有夾子，可夾在錨杆的外露端。
進一步的，所述的受力量化標尺刻度及顏色分區採用下述方法確定:對所述的變形罩在實驗室進行標定試驗，確定其軸力—指針轉角關係，據此繪製標尺刻度，單位為kN；受力量化標尺上錨杆破斷荷載0~60%的刻度範圍標記為綠色，60%~90%的刻度範圍標記為黃色，90%以上的刻度範圍標記為紅色；當錨杆受力測讀預警裝置組裝好未施加軸力時，指針指向0刻度。
本發明的使用方法如下。
（1）將錨杆內錨固段固定在錨孔後，依次安裝平託板、變形罩、緊固螺母，用緊固螺母將變形罩緊固在平託板上，最後將受力量化標尺固定在錨杆的外露端。
（2）不同規格錨杆搭配相應規格的變形罩，可以將錨杆受力狀態最為精確地顯示出來。緊固螺母對變形罩的緊固程度取決於錨杆預緊力的大小，旋緊緊固螺母時只需將變形罩緊固到指針指向受力量化標尺的相應刻度即可。
（3）錨杆投入正常使用後，工人根據指針位置讀取錨杆軸力值，以判斷錨杆是否符合工程要求或是否達到預警值。
本發明的有益效果是：
本發明以理論依據為支撐，提供了一種無需電力供應，無需精密傳感器及數據分析、轉換元件，而且對錨杆的錨固質量不會產生損害、安裝簡便、測讀簡單、受力形變恆定、可大範圍使用的錨杆（索）受力測讀預警裝置。該發明在不需要增加額外成本的條件下即可對全部錨杆進行監測，而且不需專業技術人員操作，普通工人即可完成，這對現場施工的安全性和經濟性都具有重要意義。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖進行介紹。
圖1本發明結構剖面圖。
圖2 本發明平面圖。
圖中：1-平託板；2-變形罩；3-緊固螺母；4-受力量化標尺；5-指針；6-錨杆體；7-圍巖；8-夾子。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。
如圖1所示，一種錨杆受力測讀預警裝置，其特徵在於：包括平託板1、變形罩2和受力量化標尺4。所述的平託板1與圍巖7相接觸；所述的變形罩2通過緊固螺母3緊固在平託板1上，所述的變形罩2上固定有指針5，指向受力量化標尺4，所述的受力量化標尺4固定在錨杆6的外露端。
進一步的，所述的平託板1由鋼板製成，形狀一般為方形，中心設有孔洞，錨杆6可從中穿過。其作用是將巖（土）體作用在錨杆上的力傳遞給變形罩2，平託板1的尺寸大於變形罩2，為變形罩2預留足夠變形空間。
進一步的，所述的變形罩2是鋼製近半球形裝置，其上固定有指針5，指針5位於變形罩高度的1/2處，且指向變形罩2切平面的法向；變形罩2與平託板1接觸的一側為圓形開口，與緊固螺母3接觸的一側為凹頂；變形罩2具有不小於錨杆6最大軸力的法向承載力，變形罩2所受荷載與指針轉角之間存在單調遞增關係，隨著荷載的增加，變形罩2發生形變，指針5在其所在縱剖面內產生轉動。
進一步的，所述的受力量化標尺4是帶有刻度的塑料制弧形尺，且根據刻度範圍有不同顏色分區；受力量化標尺的一端帶有夾子8，可夾在錨杆6的外露端。
進一步的，所述的受力量化標尺4刻度及顏色分區採用下述方法確定:對所述的變形罩2在實驗室進行標定試驗，確定其軸力—指針轉角關係，據此繪製標尺刻度，單位為kN；受力量化標尺4上錨杆破斷荷載0~60%的刻度範圍標記為綠色，60%~90%的刻度範圍標記為黃色，90%以上的刻度範圍標記為紅色；當錨杆受力測讀預警裝置組裝好未施加軸力時，指針指向0刻度。
本發明的使用方法如下。
（1）將錨杆6內錨固段固定在錨孔後，依次安裝平託板1、變形罩2、緊固螺母3，用緊固螺母3將變形罩2緊固在平託板1上，最後將受力量化標尺4固定在錨杆的外露端。
（2）不同規格錨杆6搭配相應規格的變形罩2，可以將錨杆6受力狀態最為精確地顯示出來；緊固螺母3對變形罩2的緊固程度取決於錨杆6預緊力的大小，旋緊緊固螺母3時只需將變形罩2緊固到指針5指向受力量化標尺4的相應刻度即可。
（3）錨杆6投入正常使用後，工人可根據指針位置讀取錨杆6軸力值，以判斷錨杆6是否符合工程要求，或是否達到預警值。
以上所屬實施例，只是本發明較優選的具體的實施方式的一種，本領域的技術人員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護範圍內。