预应力锚杆抗弯断托板机构.pdf

一种预应力锚杆抗弯断托板机构，包括安装在预应力锚杆下端的W钢带，在所述的W钢带下面的预应力锚杆下端还依次同轴安装有环形筋托板、平垫、凸形球垫和凹形球垫，该凸形球垫与凹形球垫的相邻一端呈球面等径配合，两者球面的回转中心均位于所述的W钢带与环形筋托板非接触面之外，且在锚杆的轴线上，该凸形球垫和凹形球垫另一端为平面，该凸形球垫的平面端与所述的平垫一端面作滑动配合。本实用新型在对锚杆施加预紧力时垫球面副的相对转动和平垫与凸形球垫之间的相对滑动可使锚杆产生的弯矩极小，从而使锚杆获得最佳的受力，最大限度地发挥锚固效率，有效地增加锚杆的承载能力。

1、  一种预应力锚杆抗弯断托板机构，包括安装在预应力锚杆下端的W钢带，其特征在于：在所述的W钢带下面的预应力锚杆下端还依次同轴安装有环形筋托板、平垫、凸形球垫和凹形球垫，该凸形球垫与凹形球垫的相邻一端呈球面等径配合，两者球面的回转中心均位于所述的W钢带与环形筋托板非接触面之外，且在锚杆的轴线上，该凸形球垫和凹形球垫另一端为平面，该凸形球垫的平面端与所述的平垫一端面作滑动配合；在所述的环形筋托板、平垫和凸形球垫的中心孔内侧与预应力锚杆的外侧之间留有一定的间隙。

2、  根据权利要求1所述的预应力锚杆抗弯断托板机构，其特征在于：凹形球垫为一带中心孔的圆柱体。

3、  根据权利要求1所述的预应力锚杆抗弯断托板机构，其特征在于：所述的环形筋托板呈矩形或圆形，环绕其中心孔设环形筋以增加托板的惯性矩。

4、  根据权利要求1所述的预应力锚杆抗弯断托板机构，其特征在于：所述的凸形球垫的中心孔为圆锥孔，该圆锥孔的大径端位于球面一端。

预应力锚杆抗弯断托板机构
技术领域
本实用新型涉及一种预应力锚杆抗弯断托板机构，它属于锚杆支护技术领域。
背景技术
作为锚杆最佳的受力状态应该是单向拉伸，这样才能最有效地发挥锚杆的锚固效率，如果同时有其他方向的力作用于锚杆则将极大地削弱锚杆的承载能力。在锚杆支护中时常发生锚杆断裂的现象，尤其是在高强度预应力锚杆的支护过程中发生锚杆断裂的现象更显突出，从现场发生断裂的锚杆观察，现有并应用在预应力高强度锚杆支护工程中的锚杆断裂部位大部分发生在尾部螺纹处，其断裂形式为拉、弯、扭联合作用的结果，而主要原因是由于岩壁不平，在施加预紧力时锚杆在孔外的部分之轴线将向岩壁面的法线方向移动，当锚杆上的一点与孔的边缘接触后就获得了一个支点，再继续施加预紧力，其径向分力使锚杆与支点产生弯矩造成锚杆弯曲直至折断。造成锚杆断裂的主要原因是托板的结构存在着许多致命的缺陷，在一定的安装条件下将导致锚杆的断裂。
发明内容
为解决因现有并应用的托板结构存在的缺陷而造成锚杆断裂的问题，本实用新型提供一种预应力锚杆抗弯断托板机构，它可以使锚杆在支护中最大限度地发挥锚固效率，有效地增加锚杆的承载能力。
本实用新型采用的技术方案是：包括安装在预应力锚杆下端的W钢带，其特征在于：在所述的W钢带下面的预应力锚杆下端还依次同轴安装有环形筋托板、平垫、凸形球垫和凹形球垫，该凸形球垫与凹形球垫的相邻一端呈球面等径配合，两者球面的回转中心均位于所述的W钢带与环形筋托板非接触面之外，且在锚杆的轴线上，该凸形球垫和凹形球垫另一端为平面，该凸形球垫的平面端与所述的平垫一端面作滑动配合；在所述的环形筋托板、平垫和凸形球垫的中心孔内侧与预应力锚杆的外侧之间留有一定的间隙。
凹形球垫为一带中心孔的圆柱体。
所述的环形筋托板呈矩形或圆形，环绕其中心孔设环形筋以增加托板的惯性矩。
所述的凸形球垫的中心孔为圆锥孔，该圆锥孔的大径端位于球面一端。
本实用新型的有益效果是：在对锚杆施加预紧力时垫球面副的相对转动和平垫与凸形球垫之间的相对滑动可使锚杆产生的弯矩极小，从而使锚杆获得最佳的受力，最大限度地发挥锚固效率，有效地增加锚杆的承载能力，防止锚杆断裂。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种预应力锚杆抗弯断托板机构包括：凹形球垫1、凸形球垫2、平垫3、环形筋托板4、锚杆5、W钢带6等。凸形球垫2与凹形球垫1呈球面配合，其回转中心O位于W钢带6与托板4非接触面之外且在锚杆5的轴线上。凸形球垫2为一球缺体设中心孔，平面一端与平垫3一端面作滑动配合，平垫3的另一端面与环形筋托板4的筋底面连接，环形筋托板4的另一端面与W钢带6连接。环形筋托板4呈矩形或圆形，设中心孔，环绕中心孔设环形筋以增加托板的惯性矩。凹形球垫1为一带中心孔的圆柱体，一端呈凹形球面与凸形球垫2的球面等径配合，另一端为平面，通过球面副回转中心O与锚杆5轴线的法平面与球面副配合处的最小夹角θ大于球垫球面副之间的摩擦角。
在所述的环形筋托板4、平垫3和凸形球垫2的中心孔内侧与预应力锚杆5的外侧之间留有一定的间隙，以便适应于岩壁不平造成一定倾斜的情况。
所述的凸形球垫2的中心孔为圆锥孔，该圆锥孔的大径端位于球面一端(即图1所示的下端)，以满足对上述最小夹角θ的要求。
本实用新型在施加预紧力过程中所产生的径向分力会推动球面副相对转动和凸形球垫2与平垫3之间相对滑动，使锚杆5不会弯曲变形而折断。