[发明专利]一种量测锚固结构界面剪胀压力的试验装置及试验方法

说明书

本发明提供了一种量测锚固结构界面剪胀压力的试验装置及试验方法，本发明通过两块半圆径向变形约束圆筒拼接成筒体，并在拼接后的筒体内放置混凝土试样，在试样中埋置的锚固螺栓上设置多个微型压力传感器，通过压力传感器量测在试验机进行拉力试验时的径向压力，从而获得加载过程中径向压力的变化规律以及对锚固荷载的影响。本发明通过两块半圆钢管组成的径向变形约束圆筒，比PVC管等其他材料刚度大，且该约束圆筒与制作试样时的模具尺寸及规格相同，试验过程中能够实现约束圆筒与试样紧密接触，径向约束的效果良好；通过设置在混凝土试样中的微型压力传感器，可获得随着锚固荷载和位移的增大产生的径向压力的变化情况。

技术领域

本发明涉及锚固结构设计技术领域，特别是一种量测锚固结构界面剪胀压力的试验装置及试验方法。

背景技术

锚固技术作为在土木工程、水利工程以及采矿工程等专业应用广泛的支护技术，其结构的失效模式分析受到越来越多的工程师的关注。在众多的锚固结构失效模式中，杆体-注浆体以及注浆体-被加固围岩之间的失效是最主要的。大量研究表明，锚固段各界面间的剪应力分布是非常不均匀的，这在该领域已经形成共识。但是，当前我国所有规范针对锚固结构的设计都是建立在锚固段各界面剪应力平均分布的假设之上，这显然是不准确的。所以，针对锚固结构各界面应力分布特征的研究就显得非常重要。尤其是开展锚固结构各界面细观力学的研究，对于认识该界面的力学特性，指导支护结构的设计与施工具有重要的理论意义与实践价值。

大量的理论与试验研究已经证明，锚固结构界面之间的力学特性不仅受杆体、灌浆材料以及岩体的物理力学性质的影响，而且各界面的粗糙程度也对界面上剪应力的分布有显著的影响。在相同条件下，界面越粗糙，界面上的剪应力越大。分析原因，除了该界面由于粗糙度增加从而导致摩擦增大之外，由于剪胀作用的存在导致法向应力的增大，也是导致界面剪应力增大的主要原因。根据库伦摩擦定律，随着法向应力的增大界面上的剪应力也随之增大。截止目前，在研究锚固结构界面力学特性的试验中，国内外好多学者已经注意到了锚固结构界面上剪胀的存在。朱焕春在全长粘结锚杆工作机理试验研究中发现，由于产生的法向剪胀变形，导致了锚杆周边混凝土出现径向和环向裂纹。Aki sanya,A.R.进行的试验研究中，用PVC圆管套在圆柱形试件周边，通过约束试件周边的变形来研究径向应力的影响，但PVC刚度有限且该实验也未对径向应力数值进行定量的描述。截止目前，对于剪胀的研究，大多都停留在剪胀产生的机理，在研究锚固结构界面力学特性的试验中很少有对剪胀产生的径向应力进行量测，从而定量评估其对界面剪应力的影响。因此，很需要一种试验装置能够在锚固结构拉拔试验时测量由于界面剪胀产生的径向应力的大小。

发明内容

本发明的目的是提供一种量测锚固结构界面剪胀压力的试验装置及试验方法，旨在解决现有技术中锚固界面力学特性试验中缺少对剪胀产生的径向压力量测的问题，实现获得剪胀时径向压力的变化规律以及对锚固荷载的影响。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种量测锚固结构界面剪胀压力的试验装置，所述装置包括：

两块半圆径向变形约束圆筒，通过螺栓进行拼接，拼接后的约束筒体内放置混凝土试样；

约束筒体底部设置有底部加载托盘，底部加载托盘中心焊接有拉杆，混凝土试件顶部锚固有锚杆，所述拉杆与锚杆位于同一轴线上；

混凝土试样底部埋置锚固螺栓与底部加载托盘固定连接，位于混凝土试样内部的锚固螺栓上固定微型压力传感器；

所述锚杆与试验机上部夹具固定连接，所述拉杆与试验机下部夹具固定连接。

优选地，所述微型压力传感器通过传感器导线与数据采集仪表相连。

优选地，所述微型压力传感器在安装时，传感器的中心正对混凝土试样的中心。

优选地，所述两块半圆径向变形约束圆筒组成的筒体尺寸与制作所述混凝土试样的模具尺寸相同。