[发明专利]用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置及方法

权利要求书

1.一种用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置，其特征在于，包括锚索头(1)和施力单元(2)；

所述锚索头(1)包括钢绞线(11)、连接钢绞线(11)上端且与钢绞线(11)同轴的螺纹钢管(12)以及设在螺纹钢管(12)上的螺帽(13)；

所述施力单元(2)包括同轴套在所述螺纹钢管(12)下端外部的刻度管(21)、套在刻度管(21)外部的弹簧(22)以及安装在螺帽(13)和弹簧(22)之间的传力部件(23)；通过旋转螺帽(13)能对传力部件(23)施加应力，传力部件(23)压缩所述弹簧(22)，弹簧(22)弹力通过螺纹钢管(12)传递到钢绞线(11)作为预应力。

2.如权利要求1所述的用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置，其特征在于，所述传力部件(23)包括套在所述螺纹钢管(12)上且位于螺帽(13)下方的施力环(231)、固定在施力环(231)边缘且垂直于施力环(231)的多个施力杆(232)、活动套在刻度管(21)外部且位于施力杆(232)与弹簧(22)之间的静压环(233)以及垂直设在刻度管(21)和弹簧(22)下端的垫片(234)；

所述施力环(231)能沿螺纹钢管(12)的轴向移动，且螺帽(13)的外径大于施力环(231)的内径，用以通过螺帽(13)推动施力环(231)移动；所述弹簧(22)的下端和刻度管(21)的下端均固定在垫片(234)上，在垫片(234)上设有与刻度管(21)贯通的通孔，用以使所述钢绞线(11)通过。

3.如权利要求2所述的用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置，其特征在于，所述施力杆(232)有两个，两个施力杆(232)之间的距离小于静压环(233)的外径，用以使施力杆(232)的下端能顶在静压环(233)上，从而能推动静压环(233)沿刻度管(21)的轴向移动。

4.如权利要求2所述的用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置，其特征在于，所述静压环(233)的外径大于所述弹簧(22)的直径，用以使静压环(233)能压缩弹簧(22)。

5.如权利要求1所述的用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置，其特征在于，所述刻度管(21)的长度大于弹簧(22)的长度，用以通过刻度管(21)准确测量弹簧(22)的压缩量。

6.如权利要求1所述的用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置，其特征在于，所述螺纹钢管(12)下端设有高强锁口，螺纹钢管(12)通过高强锁口连接所述钢绞线(11)。

7.用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的方法，该方法通过权利要求1至6任一权利要求所述的用于模型试验锚索预应力施加及实时监测的装置来实现，具体包括以下步骤：

步骤一：埋置锚索：在进行边坡模型试验时，首先确定好锚固段在边坡模型的整体位置，利用钢绞线作为锚索的模型构件，将试验方案中预先设定好尺寸的钢绞线放入，用击实装置将钢绞线周围的土压密，使钢绞线嵌入土中并与周围的土体紧密连接；

步骤二：安装各部件：分别将所述施力单元、螺纹钢管和螺帽沿着钢绞线所在轴线方向依次布设；

步骤三：施加应力：通过扭转旋进螺帽，使施力杆刚与静压环接触，钢绞线此时不受力，再旋转螺帽，弹簧开始给钢绞线施加预应力，预应力的大小F＝k×x，其中k为弹簧的弹性系数，x为刻度管上的位移。