[发明专利]一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置及方法

权利要求书

1.一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为包括冲击套管、冲击套管压头、固定套管、套管前端固定管、托盘，用锚固剂将锚杆锚固在固定套管中，冲击套管套在固定套管外，锚杆一端位于固定套管内，该端冲击套管内装有冲击套管压头，冲击套管压头接受冲击，锚杆另一端位于固定套管外，托盘固定在该端锚杆上，冲击套管顶住托盘，固定套管穿过托盘，顶住套管前端固定管，套管前端固定管另一端顶住SHPB试样平台固定装置。

2.根据权利要求1中所述的一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为所述冲击套管为空心钢管，内径为44 mm，外径50 mm，冲击套管与托盘的连接处设有U型槽，该U型槽顶住托盘，该槽宽为16 mm，长为30 mm，内圆半径8 mm，冲击套管上设有4个环向孔洞，环向孔洞两边为半圆，半径为8 mm，中间为长方形，长为200 mm，宽16 mm。

3.根据权利要求1中所述的一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为所述固定套管是内径为32 mm、外径40 mm的钢管，固定套管左端设有U型槽，该槽穿过托盘，抵住套管前端固定管，该槽宽为16 mm，长为150 mm，内圆半径8 mm。

4.根据权利要求3中所述的一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为固定套管上设有圆形孔洞，半径为4 mm。

5.根据权利要求2中所述的一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为所述冲击套管上设有4个环向孔洞，环向孔洞两边为半圆，半径为8 mm，中间为长方形，长为200mm，宽16 mm。

6.根据权利要求1或4或5中所述的一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为所述套管前端固定管是直径为50 mm的圆钢，左端是实心的，长为320 mm，右边开一个环形槽，槽的深30 mm，槽内径为30 mm，外径为42 mm。

7.根据权利要求6中所述的一种研究预应力锚杆动态力学特性的装置，其特征为试验方法如下：

1、首先在锚杆处位置开对称的切槽，应变片为SG1、SG2 、SG3，然后在切槽内贴上应变片，采用锚固剂将锚杆全部锚固在固定套管中；

2、等锚固剂养护好后，托盘放入固定套管U型槽中，接着把垫片和螺母套在锚杆，采用数显扳手对锚杆施加预应力，预应力施加完后，将固定套管慢慢放入冲击套管中，直到托盘顶住冲击套管U型槽，接着把冲击套管压头放入冲击套管中，把套管前端固定管插入固定套管上，组装完成，预紧力计算公式为：M_t＝K×P×D×0.001，M_t为预紧力矩，K为拧紧力系数，P为预紧力，D为螺纹公称直径；

3、将组装好的试验装置安装在霍普金森测试装置上，套管前端固定管的最左端要顶住SHPB试验平台的固定装置，将锚杆上应变片导线通过桥盒接到动态应变仪上，最后打开示波器和动态应变仪，检查入射杆、冲击套管和锚杆上的应变片连接是否正常，准备进行动态冲击试验，设置动态气压；

4、冲击完后，记录示波器上应变片上得到的信号，锚杆滑移量、螺母的松紧情况，同时从冲击套管中取出固定套管，打开固定套管，观察锚固的损伤情况，最后关闭所有仪器，清理固定套管中锚固剂，完成整个试验过程；

5、采用游标卡尺测量得到锚杆滑移量，采用数显扳手测量锚杆最终预应力；

6、确定锚杆中应力波传播波速Vp，由于SG1和SG2的距离、SG2和SG3的距离均已知，根据示波器得到的三个应变片的应力波数据，即可得到SG1应力波信号和SG2应力波信号起点的时间差△t1、SG2应力波信号和SG3应力波信号起点的时间差△t2，根据公式Vp=△d /△t可以计算得到应力波在SG1和SG2之间、SG2和SG3之间的传播波速。