[实用新型]实现扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及锚索受力试验装置，特别是一种实现扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验装置。

背景技术

锚索锚固技术能够有效控制工程岩土体变形、充分发挥和提高岩土体稳定性、具有主动支护和安全经济等诸多优势，使得该技术在国内外大量边坡、隧道以及矿山开采等工程实践中得到了广泛推广和应用。虽然锚杆锚固技术与锚索锚固技术在锚固段荷载传递机理方面具有一定相似性，但与锚杆相比，锚索受拉时产生一个垂直于截面的扭矩，该转矩使锚索各股钢绞线反向旋转。是否考虑锚索拉拔过程中的扭矩解旋作用，对评价锚索承载能力影响很大。

试验表明，如果锚索在拉拔中允许自由转动，则锚索各股钢绞线倾向于沿锚固剂原有凹槽旋转滑动，该情况锚固剂受力状况为纯受扭。如果锚索拉拔中不允许自由转动，则锚固剂受扭时又受剪，应力状况复杂。针对锚索结构特征，考虑轴向荷载作用下钢绞线之间相对滑动力学过程、钢绞线与锚固剂之间的相互作用以及锚索锚固单元与围岩耦合机制等多种因素，进行锚索受拉与反转扭矩耦合效应及诱致锚固段失效承载机制分析，对深化和丰富现有锚索锚固基础理论，具有重要的理论意义和工程实用价值。

因此，考虑锚索非扭转条件和自由旋转条件，研究设计一种实现扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验装置，是进行锚索受拉与反转扭矩耦合效应及诱致锚固段失效承载机制研究的关键。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种实现扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验装置，可有效解决锚索实现扭矩与轴力解耦的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种实现扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验装置，包括底座和对称固定在底座两侧的油缸，两侧油缸的缸体之间装有与缸体固定在一起的下横梁，油缸的活塞杆向上伸出下横梁，伸出部分的两侧油缸的活塞杆之间装有与活塞杆固定在一起的上横梁，两侧油缸的活塞杆之间的上横梁上装有旋转的拉伸旋转拉力轴，拉伸旋转拉力轴的下端设置有一端与其下端固定在一起的锚索，锚索的另一端穿过下横梁向下伸出，伸出的一端伸入置于两油缸缸体之间的混凝土试块，伸入混凝土试块部分的锚索与混凝土试块锚固在一起，构成锚固段，上横梁上装有扭力传感器，扭力传感器与拉伸旋转拉力轴的上端经摆杆连接在一起，构成锚索的扭力测试结构，油缸的活塞杆上端经过渡推杆与上横梁固定在一起，过渡推杆与上横梁之间设置有负荷传感器，拉伸旋转拉力轴与上横梁之间装有限制二者相对旋转的定位销。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，成本低，除了能够进行非扭转条件下的锚索拉拔试验研究，还能够实现自由旋转条件下，扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验研究，使用方便，效果好，是锚索受力试验装置上的创新。

附图说明

图1为本实用新型爆破管的剖面主视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括底座1和对称固定在底座两侧的油缸2，两侧油缸的缸体之间装有与缸体固定在一起的下横梁3，油缸的活塞杆7向上伸出下横梁，伸出部分的两侧油缸的活塞杆之间装有与活塞杆固定在一起的上横梁5，两侧油缸的活塞杆之间的上横梁5上装有旋转的拉伸旋转拉力轴11，拉伸旋转拉力轴11的下端设置有一端与其下端固定在一起的锚索16，锚索16的另一端穿过下横梁向下伸出，伸出的一端伸入置于两油缸缸体之间的混凝土试块14，伸入混凝土试块部分的锚索与混凝土试块锚固在一起，构成锚固段15，上横梁5上装有扭力传感器20，扭力传感器20与拉伸旋转拉力轴11的上端经摆杆19连接在一起，构成锚索的扭力测试结构，油缸的活塞杆7上端经过渡推杆8与上横梁5固定在一起，过渡推杆8与上横梁之间设置有负荷传感器6，拉伸旋转拉力轴11与上横梁5之间装有限制二者相对旋转的定位销18。

为保证使用效果，所述的拉伸旋转拉力轴11与上横梁5之间设置有轴承12，以保证二者的相对旋转；

所述的拉伸旋转拉力轴11下端经锚具13与锚索16的上端固定在一起，固定牢固；

所述的上横梁与下横梁之间设置有伸缩的防护罩10，防止外界干扰；

所述的下横梁3经法兰4与油缸的缸体固定在一起，固定牢固；

所述的拉伸旋转拉力轴11上设置有定位孔，上横梁5上设置有与定位孔相对应的通孔，定位孔和通孔上穿装有用于限制二者相对旋转的定位销18；

所述的下横梁3与油缸的活塞杆7之间设置有导向套9，保证伸缩顺畅；

所述的下横梁3上设置有上下贯通的、用于锚索穿过的通孔。

本实用新型的使用情况是，首先制作具有一定锚固段15和自由端长度的锚索16锚固混凝土试块14，混凝土试块14可设计为圆柱体，混凝土试块养护后，将其放在移动小车17上，由移动小车17将混凝土试块移至两油缸2之间的底座1上，试验时，油缸的活塞杆7伸出，带动上横梁上移，从而带动锚索16和混凝土试块整体上移，直到混凝土试块上端面与下横梁3的底面接触，油缸活塞杆继续伸出，负荷传感器6测量拉力情况，即可进行非扭转条件下的锚索拉拔试验；取下定位销18，拉伸旋转拉力轴11与上横梁5可相对旋转，油缸活塞杆继续伸出，负荷传感器6测量拉力情况，扭力传感器20测量扭矩情况，即可进行锚索自由旋转条件下，扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验，与现有技术相比，本实用新型结构新颖独特，简单合理，实验方法易实施，除了能够进行非扭转条件下的锚索拉拔试验研究，还能够实现自由旋转条件下，扭矩与轴力解耦的锚索拉拔试验研究，安全可靠，使用方便，效果好，是锚索受力试验装置上的创新，有良好的社会和经济效益。