压力分散型锚索受力状态监测装置.pdf

本实用新型公开了一种压力分散型锚索受力状态监测装置，涉及一种锚索受力状态监测装置。本实用新型的钢绞线(30)的一端连接承载体(20)，另一端依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的扩展孔再和锚索计(60)、锚板(70)对应连接，锚索计(60)测量承载体(20)的受力状态；数据测试仪(80)和锚索计(60)连接，数据测试仪(80)显示承载体(20)的受力状态；承载体(20)根据压力分散型锚索设计的预应力大小可为2个～5个。本实用新型可应用于高速公路、铁路、矿山、水电站等工程中应用压力分散型锚索加固的人工边坡或滑坡的监测。

1.  一种压力分散型锚索受力状态监测装置，其特征在于：
包括锚索钻孔(10)、承载体(20)、钢绞线(30)、锚垫板(40)、扩展板(50)、锚索计(60)、锚板(70)、数据测试仪(80)；
从锚索钻孔(10)的内端头向外端头依次设置有承载体(20)、锚垫板(40)、扩展板(50)、锚索计(60)、锚板(70)；
钢绞线(30)的一端连接承载体(20)，另一端依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的扩展孔再和锚索计(60)、锚板(70)对应连接，锚索计(60)测量承载体(20)的受力状态；
数据测试仪(80)和锚索计(60)连接，数据测试仪(80)显示承载体(20)的受力状态；
承载体(20)根据压力分散型锚索设计的预应力大小为2个～5个。

2.  按权利要求1所述的监测装置，其特征在于：
承载体(20)为3个时，即设置第1、2、3承载体(21、22、23)；
第1、2钢绞线(31、32)的一端分别连接第1承载体(21)，另一端分别依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的第1、2扩展孔(51、52)再和第1、2锚索计(61、62)、第1、2锚板(71、72)对应连接，测量第1承载体(21)的受力状态；
第3、4钢绞线(33、34)的一端分别连接第2承载体(22)，另一端分别依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的第3、4扩展孔(53、54)再和第3、4锚索计(63、64)、第3、4锚板(73、74)对应连接，测量第2承载体(22)的受力状态；
第5、6钢绞线(35、36)的一端分别连接第3承载体(32)，另一端分别依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的第5、6扩展孔(55、56)再和第5、6锚索计(65、66)、第5、6锚板(75、76)对应连接，测量第3承载体(23)的受力状态。

3.  按权利要求1所述的监测装置，其特征在于：
扩展板(50)是一种厚圆板，以其圆心为中心均匀分布有第1～6个扩展孔(51～56)；入口处扩展孔的分布圆直径(r)较小，与锚垫板(40)的内孔径相同；出口处扩展孔的分布圆直径(R)变大。

压力分散型锚索受力状态监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种锚索受力状态监测装置，尤其涉及一种压力分散型锚索受力状态监测装置；具体地说，主要是针对一种新型的压力分散型锚索的受力状态监测，能评价采用压力分散型锚索进行边坡加固时的加固效果，同时为分析压力分散型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等提供了直接的依据。本实用新型可监测采集压力分散型锚索的受力状态。
背景技术
据近年来统计，因边坡失稳形成的地质灾害给经济建设和人民生命财产带来的损失，在我国每年近300亿元。我国目前处于经济建设高速发展阶段，在交通、水利、能源建设等大型建设都会遇到大量的边坡工程问题，而锚索已成为边坡加固的主要手段之一。工程实践表明：对采用锚索加固的边坡，应进行锚索受力状态的监测，可以评价边坡的加固效果，同时为分析锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等提供了直接的依据。
目前在工程上应用最多的锚索是拉力集中型锚索。由于拉力集中型锚索锚固段上的粘结应力分布不均匀，存在应力集中现象，容易产生渐进性破坏，因而最近开发出了压力分散型锚索，其特点是将施加的预应力分散到整个锚固段上，从而克服了应力集中的缺陷，提高了锚索的承载力。相对于普通拉力集中型锚索来说，压力分散型锚索提供的承载力更大，使用寿命更长，受力状态更合理。
传统的拉力集中型锚索受力状态监测一般采用锚索测力计，将锚索测力计安装在锚头与锚垫板之间，监测锚索在工作状态下的受力状态。由于压力分散型锚索的作用机理与拉力集中型锚索存在着差异，采用传统的锚索测力计无法监测压力分散型锚索每个锚固单元的受力状态，也就不能有效地验证加固的有效性，同时也不可能说明压力分散型锚索的优越性。这就需要研究一种监测装置，以实现评价压力分散型锚索的加固效果，同时分析压力分散型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等问题。
基于压力分散型锚索的优点和对边坡加固的重要意义，研究压力分散型锚索受力状态监测方法及其装置具有重要的工程应用价值。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种压力分散型锚索受力状态监测装置。
本实用新型的目的是这样实现的：
如图1，本实用新型包括锚索钻孔(10)、承载体(20)、钢绞线(30)、锚垫板(40)、扩展板(50)、锚索计(60)、锚板(70)、数据测试仪(80)；
其位置和连接关系是：
从锚索钻孔(10)的内端头向外端头依次设置有承载体(20)、锚垫板(40)、扩展板(50)、锚索计(60)、锚板(70)；
钢绞线(30)的一端连接承载体(20)，另一端依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的扩展孔再和锚索计(60)、锚板(70)对应连接，锚索计(60)测量承载体(20)的受力状态；
数据测试仪(80)和锚索计(60)连接，数据测试仪(80)显示承载体(20)的受力状态；
承载体(20)根据压力分散型锚索设计的预应力大小为2个～5个。
本实用新型的工作原理是：
利用锚索计直接测定每根钢绞线的受力状态，考虑到压力分散型锚索的单元锚固段一般由两束钢绞线组成，测得钢绞线的受力状态就可以获得单元锚固段的受力状态。由于标准的锚具尺寸限制，无法在标准的锚具上面安装小型的锚索计以及小型的锚板，因此为了不破坏锚索锚垫板的内部结构，专门设计一个扩展板，从外部将原有的锚索钢绞线张开，然后安装锚索计和锚板，在锚索张拉过程和张拉完毕后都可以监测到锚索的受力状态。
该装置已被应用到沪蓉西高速公路湖北宜昌-恩施段部分边坡的监测工作中，取得了良好的效果。
本实用新型具有以下优点和积极效果：
①可应用于压力分散型锚索的受力状态监测，既可以评价压力分散型锚索的加固效果，同时分析压力分散型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等问题，还可以监测运营期间加固对象的稳定性。
②测试原理直观、结构简单、精度高、稳定性好、易于操作、拆卸方便，对安装测试人员没有很强的技术要求。
③应用广泛，可应用于高速公路、铁路、矿山、水电站等工程中应用压力分散型锚索加固的人工边坡或滑坡的监测。
附图说明
图1-本实用新型组成示意图；
图2-扩展板结构图(主视)；
图3-图2的A-A剖视图。
其中：
10-锚索钻孔；
20-承载体，
21-第1承载体，22-第2承载体，23-第3承载体；
30-钢绞线，
31-第1钢绞线，32-第2钢绞线，
33-第3钢绞线，34-第4钢绞线，
35-第5钢绞线，36-第6钢绞线；
40-锚垫板；
50-扩展板，
51-第1扩展孔，52-第2扩展孔，53-第3扩展孔，
54-第4扩展孔，55-第5扩展孔，56-第6扩展孔，
r-入口处扩展孔的分布圆直径，R-出口处扩展孔的分布圆直径；
60-锚索计，
61-第1锚索计，62-第2锚索计，
63-第3锚索计，64-第4锚索计，
65-第5锚索计，66-第6锚索计；
70-锚板，
71-第1锚板，72-第2锚板，
73-第3锚板，74-第4锚板，
75-第5锚板，76-第6锚板；
80-数据测试仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
一、整机的实施例，如图1。
承载体(20)为3个时，即设置第1、2、3承载体(21、22、23)。
第1、2钢绞线(31、32)的一端分别连接第1承载体(21)，另一端分别依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的第1、2扩展孔(51、52)再和第1、2锚索计(61、62)、第1、2锚板(71、72)对应连接，测量第1承载体(21)的受力状态；
第3、4钢绞线(33、34)的一端分别连接第2承载体(22)，另一端分别依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的第3、4扩展孔(53、54)再和第3、4锚索计(63、64)、第3、4锚板(73、74)对应连接，测量第2承载体(22)的受力状态；
第5、6钢绞线(35、36)的一端分别连接第3承载体(23)，另一端分别依次穿过锚垫板(40)、扩展板(50)的第5、6扩展孔(55、56)再和第5、6锚索计(65、66)、第5、6锚板(75、76)对应连接，测量第3承载体(23)的受力状态。
二、有关部件
1、扩展板(50)
如图2、3，扩展板(50)是一种厚圆板，直接安装在锚垫板(40)上，以其圆心为中心均匀分布有第1～6个扩展孔(51～56)；入口处扩展孔的分布圆直径(r)较小，与锚垫板(40)的内孔径相同；出口处扩展孔的分布圆直径(R)变大，使钢绞线(30)通过后，相互之间的距离扩大，以便安装锚索计(60)和锚板(70)。
将钢绞线(30)逐根穿过扩展板(50)的第1～6个扩展孔(51～56)。
2、锚索计
锚索计(60)是一种智能弦式锚索计，有上市产品，固定在扩展板(50)上。
采用JMZX-3102AT穿心式传感器，可直接输出钢绞线(30)的应力变化值。
灵敏度：0.1kN；量程：200kN；
供电：12V；工作温度：-10℃～50℃；
外形尺寸：外径46mm，内径16mm，高90mm。
3、锚板
锚板(70)锁定在锚索计(60)上，通过锚板(70)实现钢绞线(30)的荷载施加以及锁定。
4、数据测试仪
数据测试仪(80)，实现数据的采集、储存，可直接显示预应力数值，有上市产品。
选用JMZX-2003综合测试仪。
该测试仪的主要性能指标如下：
①测量范围振弦频率：600Hz～3000Hz，振弦温度：-40℃～125℃；
②测量精度频率精度：0.1％±0.1Hz，温度精度±1℃；
③存贮容量2500个测试点；
④使用环境温度-10℃～40℃，相对湿度小于等于90％；
⑤电源8节2号镉镍电池，电能贮量2Ah；
工作电流：80mA，充电时间：12小时～14小时。
二、本装置安装和使用方法
1、安装
首先选定需要监测的压力分散型锚索，按照设计的要求进行锚索钻孔，并将预先绑扎好的钢绞线和承载体送入锚索钻孔中，安装好锚垫板，然后按照设计要求进行锚索注浆，等注浆体强度达到规范要求后，再进行扩展板的安装，接着在扩展板上依次安装锚索计和锚板，并根据规范要求对压力分散型锚索的每根钢绞线进行分步、分级张拉，达到设计要求的张拉荷载后，最后由锚板锁定，整个安装过程完成。在张拉过程中，即可通过数据测试仪读出锚索计的应力变化。
2、使用方法
锚索锁定后，将每个锚索计连接到数据测试仪上，数据测试仪可以采集和储存每个锚索计的数据，并可直接显示预应力数值，通过这些锚索计的应力变化数值，可以评价压力分散型锚索的加固效果，同时分析压力分散型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等问题，还可以监测运营期间加固对象的稳定性。