[发明专利]锚杆轴力和弯矩的检测方法及其检测锚杆

摘要

本发明公开了一种锚杆轴力和弯矩的检测方法及其检测锚杆，它利用检测锚杆得到锚杆在锚固阶段的轴力和弯矩分布图，根据轴力和弯矩分布图直接看出锚杆最大轴力和最大弯矩的位置；从而进一步研究分析锚杆受力及变形特征；检测锚杆结构是在检测锚杆体上间隔设有多个加工有穿线孔的检测截面，在每一检测截面杆体四周对称粘贴四个电阻应变片；所有导线通过穿线孔进入锚杆体空腔后从锚杆体空腔中穿出；穿出后的导线束再套上锚杆螺母，将锚杆螺母预拧在锚杆体上，然后将所有应变片的导线分别焊接在航空插头的接点上，并将航空插头固定在锚杆体外端；本发明用于指导岩土工程中对锚杆布置以及锚杆结构尺寸的设计，使锚杆在岩土工程中发挥更大的锚固作用。

主权项

一种锚杆轴力和弯矩的检测方法，其特征在于，采取以下步骤：第一步：制作检测锚杆选取中空锚杆或普通厚壁钢管作为检测锚杆体，在检测锚杆体上间隔设有多个检测截面，每一检测截面上加工上穿线孔；在每一检测截面杆体四周对称粘贴四个电阻应变片，四个应变片的长度方向与杆体长度方向一致；每一检测截面的四个电阻应变片的导线通过穿线孔进入锚杆体空腔，再从锚杆体空腔中穿出；穿出后的导线束再套上锚杆螺母，将锚杆螺母预拧在锚杆体上，然后将所有应变片的导线分别焊接在航空插头的接点上，并将航空插头固定在锚杆体外端；第二步：安装检测锚杆用钻机为锚固工程钻孔，在钻孔后注入水泥浆液，在水泥浆液凝结硬化前，将检测锚杆套上托盘再插入钻孔中，待水泥浆液凝结硬化后，拧紧螺母；第三步：需要检测时，在孔外布置多通道静态电阻应变仪，将多通道静态电阻应变仪信号电缆与航空插头连接；操作多通道静态电阻应变仪的连接方式开关，使每一截面的四个电阻应变片组合排列成全桥电路，通过全桥电路可得该截面的四个方向的应变值ε1、ε2、ε3和ε4；同理可获得所有截面的四个方向的应变值；将锚杆每一截面四个方向的的应变值代入轴力计算公式和弯矩计算公式，计算出每一截面的轴力N和弯矩M；根据所有截面的轴力和弯矩绘制出沿杆长的轴力和弯矩分布图，从图中直接看出锚杆最大轴力和最大弯矩的位置；从而进一步研究分析锚杆受力及变形特征；上述每一截面的轴力计算公式为： N = πE 16 ( ϵ 1 + ϵ 2 + ϵ 3 + ϵ 4 ) ( D 1 2 - D 2 2 ) 式中：N—该截面的轴力牛顿；E—锚杆的弹性模量，取2.1×1011Pa；D1—检测锚杆体的外径，m；D2—检测锚杆体的外径，m；上述每一截面的弯矩按下式计算： M = πE 8 D 1 2 ( D 1 - D 2 ) ( ϵ 1 - ϵ 2 ) 2 + ( ϵ 3 - ϵ 4 ) 2 .