一种用于压力型锚索受力状态监测的导向帽装配装置

摘要

本发明公开了一种用于压力型锚索受力状态监测的导向帽装配装置，它包括承载板、第一凹槽、承压板、钢绞线、锚索测力计、卡扣、数据测试仪。关键在于：供钢绞线承受压力的承载板和与承载板相扣合的顶帽，承载板与顶帽通过卡扣连接在一起；承载板处和承压板处均设有锚索的中心通孔和锚索通孔；顶帽的内侧设有放置锚索测力计和承压板的第一凹槽和放置P锚的第二凹槽；承载板设有座孔，电缆通过座孔与锚索测力计相连接，另一端连接数据测试仪，电缆表面套有胶皮套管，数据测试仪显示承载板的受力状态。采用本结构的导向帽，方便施工下锚，能提升锚索测力计的感应性能和延长使用寿命，可以评价加固对象在工程运营期间长期稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及锚索受力状态导向帽技术领域，尤其涉及一种用于压力型锚索受力状态监测 的导向帽装配装置；具体地说，主要是针对一种新型的压力型锚索的受力状态监测，能实时 地监测压力型锚索的受力状态，可以评价锚索的加固效果及加固对象在工程运营期间的稳定 性，同时为分析压力型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等提供了直接的依据。

背景技术

据近年来统计，因边坡失稳形成的地质灾害造成的损失每年竟达300亿元。我国目前处 于经济建设高速发展时期，随着一系列举世瞩目的重大工程，如“西电东送”、“南水北调”、 “油气管道”以及公路铁路网建设等已经或即将实施，这些大型建设都会遇到大量的边坡工 程问题。工程实践表明：对采用锚索加固的边坡，应进行锚索受力状态的监测，可以及时地 评价锚索加固效果及加固对象在工程运营期间的稳定性，同时为分析压力型锚索预应力损失 和锚索超张拉、补偿张拉等提供了直接的依据。

目前在工程上应用最多的锚索是拉力集中型锚索。由于拉力型锚索的锚固段上的粘结应 力分布不均匀，存在应力集中现象，容易产生渐进性破坏。而压力型锚索采用的是无粘结钢 绞线，在荷载作用下，把拉力荷载传到设置在锚固段末端的承载板上，再由承载板将荷载传 递给锚固段的砂浆体，从而使灌浆体受压，不易开裂。所以压力型锚索的受力状态比拉力型 合理，承载能力也有大幅度提高，使用寿命更长。

传统的拉力集中型锚索一般采用锚索测力计进行锚索在工作状态下的受力监测，锚索测 力计安装在锚头和锚垫板之间，该监测只能分析压力型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿 张拉等提供了直接的依据，当评价加固对象在工程运营期间长期稳定时，锚索测力计安装在 锚索外端不能有效地避免被人为破坏或环境腐蚀，如果采取埋设的方法，会给施工带来极大 的困难。目前人们倾向于在锚索固定端埋设传感器的方法对加固对象进行长期稳定性受力状 态监测，但该方法一方面由于传感器的价格比较贵，只能在锚固工程中个别点上埋设传感器， 存在以点带面的缺陷，另一方面由于要求传感器在野外长期使用，要求传感器性能、稳定性 及施工时的埋设技术特别高。针对上述情况，研究了一种用于压力型锚索受力状态监测的导 向帽装置，将锚索测力计安装在锚索导向帽内，以克服已有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是是在于提供了一种用于压力型锚索受力状态监测的导向帽装配装置，以 克服现有技术存在的上述缺点和不足。采用本结构的导向帽，能提升锚索测力计的感应性能 和延长使用寿命，同时方便施工下锚。可用于高速公路、铁路、水电站、矿山等工程中应用 压力型锚索加固的人工边坡或滑坡的监测，评价加固对象在工程运营期间长期稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于压力型锚索受力状态监测的导向帽装配装置，它包括承载板、卡帽、卡身、第 一凹槽、第二凹槽、座孔、承压板、钢绞线、P锚、锚索测力计、电缆、承载板处的中心通 孔、承压板处的锚索通孔、卡扣、数据测试仪、胶皮套管。其特征在于：它包括具有供钢绞 线承受压力的承载板和与承载板相扣合的顶帽，承载板与顶帽通过卡扣连接在一起，卡扣由 卡帽和卡身组成，卡身呈U型；承载板处和承压板处均设有锚索的中心通孔和锚索通孔； 顶帽的内侧设有放置锚索测力计和承压板的第一凹槽以及放置P锚的第二凹槽，第一凹槽 设置为一个比第二凹槽半径略大（10-15mm）的圆形；承载板设有座孔，电缆通过座孔与锚 索测力计相连接，另一端连接数据测试仪，电缆表面套有胶皮套管。数据测试仪显示承载板 的受力状态。

所述的承载板以其圆心为中心均匀分布有第1～6个缩小孔，入口处缩小孔的分布圆直径 （R）较大(45mm～55mm)，出口处缩小孔的分布圆直径(r)变小(40mm～50mm)，与锚索测 力计的内孔径相同。

所述的承载板与顶帽通过卡扣连接在一起。

所述的卡扣由卡帽和卡身组成，卡身呈U型。

为了更好地放置锚索测力计、承压板和P锚，所述的第一、第二凹槽均为圆形，放置 锚索测力计和承压板的第一凹槽半径略大于放置P锚的第二凹槽，所述的顶帽末端为圆锥 状。

所述的放置P锚凹槽的底端为平面，以更好地限位P锚。

所述的承载板设有引出电缆的座孔。

所述的电缆通过座孔与锚索测力计相连接，另一端连接数据测试仪，电缆表面套有胶皮 套管，数据测试仪显示承载板的受力状态。

本发明具有以下优点和积极效果：

⑴方便施工。施工时只需将承载板穿过浇注在顶帽里的卡扣的卡身，然后旋紧卡身末端 的卡帽，即可将将锚索测力计、承压板和P锚包裹顶帽的在第一凹槽和第二凹槽内。顶帽 前端形成锥行的光滑表面，可帮助通过不平的孔壁，使下锚变得容易。

⑵提高锚索测力计使用寿命。锚索测力计安装在导向帽的第一凹槽内，可以有效地避免 人为活动和气候对传感器的影响，满足传感器在野外长期使用。

⑶达到减灾防灾的目的。数据测试仪显示承载体的受力状态，可以有效地监测工程运营 期间的加固对象的稳定性，减少边（滑）坡地质灾害可能带来的人员和财产的损失。

附图说明

图1为一种承载板剖面图；

图2为一种顶帽剖面图；

图3为一种承载板左视图；

图4为一种顶帽左视图；

图5为一种承压板左视图；

图6为一种卡扣的立体结构示意图；

图7为一种凹槽剖面示意图；

图8为一种用于压力型锚索受力状态监测的导向帽装配装置结构示意图。

其中:承载板1、卡帽2、卡身3、第一凹槽4、第二凹槽5、座孔6、承压板7、钢绞线 8、P锚9、锚索测力计10、电缆11、承载板1处的中心通孔12、承压板7处的锚索通孔13、 卡扣14、数据测试仪15、胶皮套管16。

具体实施方式

下面结合附图对实施例做具体说明

实施例1：

如图1至图8所示，一种用于压力型锚索受力状态监测的导向帽装配装置。它包括承载 板1、卡帽2、卡身3、第一凹槽4、第二凹槽5、座孔6、承压板7、钢绞线8、P锚9、锚 索测力计10、电缆11、承载板1处的中心通孔12、承压板7处的锚索通孔13、卡扣14、 数据测试仪15、胶皮套管16。其特征在于:具有供钢绞线8承受压力的承载板1和与承载板 相扣合的顶帽，承载板1与顶帽通过卡扣14连接在一起，卡扣14由卡帽2和卡身3组成， 卡身3呈U型，采用金属材料，浇注时预埋在顶帽内，这样保证了卡身3与顶帽有足够的 连接强度。承载板1处和承压板7处均设有锚索的中心通孔12和锚索通孔13，顶帽的内侧 设有放置锚索测力计10和承压板7的第一凹槽4以及放置P锚9的第二凹槽5。第二凹槽 5可以设置为一个比第一凹槽4半径略小（10-15mm）的圆形，以便形成台阶，更好地保证 第一凹槽4和第二凹槽5对锚索测力计10、承压板7及P锚9起限位作用。承载板1设有 座孔6，电缆11通过座孔6与锚索测力计10相连接，另一端连接数据测试仪14，电缆11 表面套有胶皮套管16，数据测试仪15显示承载板1的受力状态。导向帽可采用工程塑料整 体浇注制作。

所述的承载板1以其圆心为中心均匀分布有第1～6个缩小孔，入口处缩小孔的分布圆 直径（R）较大(45mm～55mm)，出口处缩小孔的分布圆直径(r)变小(40mm～50mm)，与锚 索测力计（10）的内孔径相同。

所述的承载板1与顶帽通过卡扣14连接在一起。

所述的第一凹槽4和第二凹槽5均为圆形，第一凹槽4的半径大于所述第二凹槽5，所 述的顶帽末端为圆锥状。

所述的卡扣由卡身3和卡帽2组成，卡身3呈U型。

所述的第二凹槽5的底端为平面。

电缆11通过座孔6与锚索测力计10相连接，另一端连接数据测试仪14，电缆11套有 胶皮套管16，数据测试仪15显示承载板1的受力状态。

利用锚索测力计10测定钢绞线的受力状态，由于受第一凹槽4尺寸的限制，导致锚索 测力计10的内径和外径不协调，内径和外径差别不大，厚度较薄。因此专门设计了一个承 载板，从外部将原有的锚索钢绞线缩小，然后安装锚索测力计和承压板，在锚索张拉过程和 张拉完毕后都可以实时地对锚索进行受力状态监测。

以上结合附图及实施例对本发明做了详细的描述，但是并不形成对本发明的限制，一切 落在本发明权利要求保护范围内的修改和变化，都落在本发明的保护范围之内。

有关部件说明:

1、承载板1:

如图5、6所示，承载板1是一种厚圆板，与顶帽相扣合，充当底座的作用。以其圆心 为中心均匀分布有第1～6个缩小通孔12，入口处缩小孔的分布圆直径（R）较大(45mm～ 55mm)，出口处缩小孔的分布圆直径(r)变小(40mm～50mm)，与锚索测力计10的内孔径相 同。这样使钢绞线8通过后，相互之间的距离变小，使得锚索测力计10的内径和外径变得 协调。

2、锚索测力计10:

锚索测力计10是一种智能弦式的，有上市产品，固定在第一凹槽4内，采用 JMZX-3330AT六弦型穿心式传感器，可直接输出钢绞线8的应力变化值。

灵敏度：1KN；        量程：3000KN

供电：12V；          工作温度：-10°C～50°C

外形尺寸：外径约为65mm～75mm，内径约为40mm～50mm，高90mm。

3、承压板7：

如图6所示，承压板7以其圆心为中心均匀分布有第1～6个锚索通孔13，固定在第一凹 槽4内，通过承压板7实现P锚8对锚索测力计10的挤压。

4、数据测试仪15:

数据测试仪15，实现了数据的采集、储存，可直接显示压应力数值，有上市产品。

选用JMZX-2003综合测试仪。

该测试仪的主要性能指标如下：

①测量范围振弦频率：600Hz～3000Hz，振弦温度：-40°～-125°C；

②测量精度频率精度：0.1%±0.1Hz，温度精度±1°C；

③存储容量2500个测试点；

④使用环境温度-10°～-40°C，相对湿度小于等于90%；

⑤电源8节2号镉镍电池，电能储量2Ah；

三、本装置安装和使用方法

1、安装

首先按照设计的要求进行锚索钻孔，将无粘结钢绞线进行除锈处理，在表明涂上润滑油， 并套上胶皮套管（直径比钢绞线直径略大），并依次将钢绞线穿过承载板、锚索测力计及承 压板，同时将电缆线引出来，并在外面套上胶皮套管。然后让P锚挤压到钢绞线上，挤压 后，挤压套与钢绞线牢牢粘接成为一个整体，从而稳定传递钢绞线的拉力给承载板，对承载 板、锚索测力计、承压板、P锚、锚索的传力关键部位、电缆表面做防腐处理，涂抹防腐油 膏，提高其耐久性。套上顶帽，将卡帽旋紧，保证连接牢固，此时锚索测力计、承压板及整 个P锚限位在导向帽中。再依据设计要求进行锚索注浆，等注浆体强度达到规范要求后， 并根据规范要求对压力型锚索的每根钢绞线进行分步、分级张拉，此时P锚自动压紧承压 板和锚索测力计，在张拉过程中，即可通过数据测试仪读出锚索测力计的应力变化。

2、使用方法

将每个锚索测力计连接到数据测试仪上，数据测试仪可以采集和储存锚索测力计的数据， 并可以直接显示压应力数值，通过这些锚索测力计变化数值，可以评价压力型锚索的加固效 果，同时分析压力型锚索的预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等问题，还可以监测锚索运 营期间加固的对象的稳定性，为开发边（滑）坡长期稳定性的实时监测预测预报系统提供可 能。