一種非金屬抗浮錨杆杆體應力測試裝置製造方法
2023-11-30 12:23:16
一種非金屬抗浮錨杆杆體應力測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於應力測試設備【技術領域】，涉及一種非金屬抗浮錨杆杆體應力測試裝置，錨杆杆體下端插入錨杆孔內；裸光纖內刻入光柵傳感器形成光纖光柵串，錨杆中間埋設串有光纖光柵串；保護錨杆杆體端頭部位的裸光纖的鎧裝光纜和數據採集系統連接；兩個第一鋼板安放於墊層的上表面並放置於錨杆杆體兩側，第一鋼板中間放置有千斤頂；中間預留孔洞的反力梁放置在千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設第二鋼板；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨杆杆體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內側與錨杆杆體相連，外側與錨具連接；其結構簡單，安裝方便，測量精度高，靈敏度高，抗電磁場幹擾能力強、成活率高，能夠自動化監測。
【專利說明】一種非金屬抗浮描杆杆體應力測試裝置
【技術領域】:
[0001]本實用新型屬於應力測試設備【技術領域】，涉及一種巖土工程中非金屬錨杆杆體應力測試設備，特別是一種非金屬抗浮錨杆杆體應力測試裝置。
【背景技術】:
[0002]隨著城市地下空間的開發利用，建(構)築物的基礎埋深不斷增加，抗浮問題變得越來越突出，與降排地下水、壓重法和浮樁等抗浮技術措施相比，抗浮錨杆地層適應性強，布置形式靈活，成孔快，施工佔用場地小，施工機械小型化，經濟環保，在硬質巖土層中承載力大，玻璃纖維增強聚合物(GFRP)錨杆的出現，為巖土錨固增添了新的手段，特別是GFRP材料優異的耐腐蝕及抗電磁幹擾的特性，解決了困擾巖土錨固界的難題。GFRP螺旋狀筋表面不平，現有的錨杆杆體應力測試設備存在一定問題，粘貼應變片或杆體表層植入光纖時，打磨會造成表面纖維斷損，造成錨杆的初始缺陷，而且應變片容易脫落，導致測試過程數據缺失，因此用普通電測方法不夠合理，不能對GFRP錨杆工作性狀進行全面監測，可採用光纖對其進行測試，光纖測試主要包括分布式(布裡淵法)和準分布式(布拉格光柵法)兩種方法，分布式(布裡淵法)用一根光纖連續測試，適合長距離測量；準分布式(布拉格光柵法)用裸光纖連接一串光柵傳感器對錨杆進行測試。目前，GFRP錨杆光纖測試大多採用分布式(布裡淵法)，該方法名義上可以連續測試，但空間解析度低，測點定位精確最多只能到20cm，不適合對抗浮錨杆這樣的短構件進行測試，尤其是接近孔口處的應力集中變化區不能準確定位。
【發明內容】
:
[0003]本實用新型的發明目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種非金屬抗浮錨杆杆體應力測試裝置，當光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時，光柵傳感器伸長或壓縮使光纖光柵周期發生變化，從而改變光柵傳感器的有效折射率，求得玻璃纖維增強聚合物(GFRP)抗浮錨杆某一斷面的軸向應變後得出錨杆杆體的應力。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型的主體結構包括錨杆杆體、裸光纖、光柵傳感器、鎧裝光纜、數據採集系統、千斤頂、反力梁、鋼套筒、錨具、第一鋼板、第二鋼板、第三鋼板、墊層和錨杆孔；玻璃纖維增強聚合物(GFRP)全螺紋實心結構的錨杆杆體下端插入錨杆孔內；裸光纖內刻入光柵傳感器形成裸露的光纖光柵串，錨杆中間部位沿長度方向埋設串有光纖光柵串，裸光纖的外表面塗層為與錨杆杆體具有融合性的聚合物；錨杆杆體端頭部位的裸光纖用鎧裝光纜保護，鎧裝光纜和數據採集系統連接；兩個第一鋼板安放於墊層的上表面並對稱放置於錨杆杆體兩側，每個第一鋼板中間放置有一個千斤頂，千斤頂為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁中間預留孔洞，反力梁放置在兩個並聯的千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設第二鋼板，用於提高反力梁的局部受壓強度；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨杆杆體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內側以充填環氧樹脂的方式與錨杆杆體相連，外側與錨具焊接式連接，防止測試過程中錨杆杆體材料的破壞；鋼套筒的內徑大於錨杆杆體的直徑；千斤頂上升時，反力梁、鋼套筒、錨具和第三鋼板構成的整體共同提供加載反力。
[0005]本實用新型的具體測試過程為:
[0006](I)、根據錨杆杆體的應力測試斷面確定光柵傳感器位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖上形成裸露的光纖光柵串，在錨杆杆體加工成型的過程中，在錨杆中間部位沿長度方向埋設光纖光柵串並將光纖光柵串一起澆築成型，錨杆端頭部位的裸光纖採用鎧裝光纜保護；
[0007](2)、根據錨杆杆體的尺寸在被測巖土地基進行鑽孔形成錨杆孔，錨杆孔與地面相
垂直；
[0008](3)、將錨杆杆體插入錨杆孔內直至錨杆杆體底端到達錨杆孔底部，安裝過程中保持錨杆體垂直，且錨杆杆體位於錨杆孔中央；
[0009](4)、將錨杆孔的外端連接好注漿管，並將注漿管伸至錨杆孔底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達注漿孔頂端時將注漿管拔出並關閉注漿泵，完成注漿過程;
[0010](5)、注漿完成後將注漿孔頂端人工抹平，在錨杆杆體安裝鋼套筒，鋼套筒通過環氧樹脂與錨杆杆體緊密粘結，鋼套筒的長度由設計錨固力控制；
[0011](6)、在墊層上以錨杆體為中心對稱放置第一鋼板，在第一鋼板中央放置帶有油壓表的千斤頂，千斤頂上對稱放置第二鋼板，然後在第二鋼板上安放反力梁，反力梁上安放第三鋼板，在第三鋼板上安裝錨具，錨具與鋼套筒以焊接的方式緊密連接；
[0012](7)、將鎧裝光纜接入到數據採集系統，檢查測試裝置連接是否完好，並檢查光柵傳感器的成活率，成活率不低於90% ；
[0013](8)、按《建築基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)要求，採用同步千斤頂分級加載，使每臺千斤頂的負荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產生彎矩，導致錨杆提前破壞；在錨杆杆體受拉過程中記錄光柵傳感器的波長變化和千斤頂上的油壓表讀數，利用公式AXfAXZ + AAbLXbCKeA ε x+KtAt)反算測試過程中錨杆杆體應力變化，其中，Λ λ Β為應變和溫度共同作用時光柵傳感器中心波長變化量；Λ λΒε為光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時，中心波長變化量；Λ 為溫度發生變化時，光柵傳感器中心波長變化量；λΒ為不受外力、溫度為O時光柵傳感器的初始波長；Κ Ε為光柵傳感器應變靈敏係數；Δ εχ為軸向應變改變量；Kt為光柵傳感器溫度敏感係數；At為溫度變化量。
[0014]本實用新型與現有技術相比，其結構簡單，安裝方便，測量精度高，靈敏度高，抗電磁場幹擾能力強、成活率高，能夠自動化監測。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0015]圖1為本實用新型的主體結構原理示意圖。
[0016]圖2為本實用新型涉及的錨杆杆體下端橫剖面結構原理示意圖。
[0017]圖3為本實用新型涉及的錨具、鋼套筒和錨杆杆體連接結構原理示意圖。
[0018]圖4為本實用新型涉及的反力梁橫剖面結構原理示意圖。
【具體實施方式】:[0019]下面通過實施例並結合附圖作進一步說明。
[0020]實施例:
[0021]本實施例的主體結構包括錨杆杆體1、裸光纖2、光柵傳感器3、鎧裝光纜4、數據採集系統5、千斤頂6、反力梁7、鋼套筒8、錨具9、第一鋼板10、第二鋼板11、第三鋼板12、墊層13和錨杆孔14 ;玻璃纖維增強聚合物(GFRP)全螺紋實心結構的錨杆杆體I下端插入錨杆孔14內；裸光纖2內刻入光柵傳感器3形成裸露的光纖光柵串，錨杆I中間部位沿長度方向埋設串有光纖光柵串，裸光纖2的外表面塗層為與錨杆杆體I具有融合性的聚合物；錨杆杆體I端頭部位的裸光纖2用鎧裝光纜4保護，鎧裝光纜4和數據採集系統5連接；兩個第一鋼板10安放於墊層13的上表面並對稱放置於錨杆杆體I兩側，每個第一鋼板10中間放置有一個千斤頂6，千斤頂6為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁7為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁7中間預留孔洞，反力梁7放置在兩個並聯的千斤頂6上，反力梁7和千斤頂6之間增設第二鋼板11，用於提高反力梁7的局部受壓強度；反力梁7的頂部制有第三鋼板12，第三鋼板12上固定制有錨具9 ;錨杆杆體I上端套制有鋼套筒8，鋼套筒8的內側以充填環氧樹脂的方式與錨杆杆體I相連，外側與錨具9焊接式連接，防止測試過程中錨杆杆體I材料的破壞；鋼套筒8的內徑大於錨杆杆體I的直徑；千斤頂6上升時，反力梁7、鋼套筒8、錨具9和第三鋼板12構成的整體共同提供加載反力。
[0022]本實施例的具體測試過程為:
[0023](I)、根據錨杆杆體I的應力測試斷面確定光柵傳感器3位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖2上形成裸露的光纖光柵串，在錨杆杆體I加工成型的過程中，在錨杆I中間部位沿長度方向埋設光纖光柵串並將光纖光柵串一起澆築成型，錨杆I端頭部位的裸光纖2採用鎧裝光纜4保護；
[0024](2)、根據錨杆杆體I的尺寸在被測巖土地基進行鑽孔形成錨杆孔14，錨杆孔14與地面相垂直；
[0025](3)、將錨杆杆體I插入錨杆孔14內直至錨杆杆體I底端到達錨杆孔14底部，安裝過程中保持錨杆體I垂直，且錨杆杆體I位於錨杆孔14中央；
[0026](4)、將錨杆孔14的外端連接好注漿管，並將注漿管伸至錨杆孔14底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達注漿孔7頂端時將注漿管拔出並關閉注漿泵，完成注漿過程；
[0027](5)、注漿完成後將注漿孔14頂端人工抹平，在錨杆杆體I安裝鋼套筒8，鋼套筒8通過環氧樹脂與錨杆杆體I緊密粘結，鋼套筒的長度由設計錨固力控制；
[0028](6)、在墊層13上以錨杆體I為中心對稱放置第一鋼板10，在第一鋼板10中央放置油壓千斤頂6，千斤頂6上對稱放置第二鋼板11，然後在第二鋼板11上安放反力梁7，反力梁7上安放第三鋼板12，在第三鋼板12上安裝錨具9，錨具9與鋼套筒8以焊接的方式緊密連接；
[0029](7)、將鎧裝光纜4接入到數據採集系統5，檢查測試裝置連接是否完好，並檢查光柵傳感器3的成活率，成活率不低於90% ；
[0030](8)、按《建築基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)要求，採用同步千斤頂分級加載，使每臺千斤頂的負荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產生彎矩，導致錨杆提前破壞；在錨杆杆體受拉過程中記錄光柵傳感器3的波長變化和千斤頂6上的油壓表讀數,利用公式Λλ^Λλ^ + Λλ^λΒ ( K ε Δ ε x+KtAt)反算測試過程中錨杆杆體應力變化，其中，Λ λ Β為應變和溫度共同作用時光柵傳感器3中心波長變化量；Λ λΒε為光柵傳感器3受到拉力或者壓力作用時，中心波長變化量；Λ λ J為溫度發生變化時，光柵傳感器3中心波長變化量；λ Β為不受外力、溫度為O時光柵傳感器3的初始波長；K Ε為光柵傳感器3應變靈敏係數；Δ εχ為軸向應變改變量；Kt為光柵傳感器3溫度敏感係數；AtS溫度變化量 。
【權利要求】
1.一種非金屬抗浮錨杆杆體應力測試裝置，其特徵在於主體結構包括錨杆杆體、裸光纖、光柵傳感器、鎧裝光纜、數據採集系統、千斤頂、反力梁、鋼套筒、錨具、第一鋼板、第二鋼板、第三鋼板、墊層和錨杆孔；全螺紋實心結構的錨杆杆體下端插入錨杆孔內；裸光纖內刻入光柵傳感器形成裸露的光纖光柵串，錨杆中間部位沿長度方向埋設串有光纖光柵串，裸光纖的外表面塗層為與錨杆杆體具有融合性的聚合物；錨杆杆體端頭部位的裸光纖用鎧裝光纜保護，鎧裝光纜和數據採集系統連接；兩個第一鋼板安放於墊層的上表面並對稱放置於錨杆杆體兩側，每個第一鋼板中間放置有一個千斤頂，千斤頂為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁中間預留孔洞，反力梁放置在兩個並聯的千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設第二鋼板；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨杆杆體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內側以充填環氧樹脂的方式與錨杆杆體相連，外側與錨具焊接式連接；鋼套筒的內徑大於錨杆杆體的直徑。
【文檔編號】G01L1/24GK203479435SQ201320627739
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】張明義, 白曉宇, 張鵬, 閆楠, 寇海磊 申請人:青島理工大學