基于传力板的压力分散型锚索受力状态监测装置

摘要

本发明公开了一种基于传力板的压力分散型锚索受力状态监测装置，涉及一种锚索受力状态监测装置，主要是解决扩展板与锚垫板之间预应力张拉时力的传递问题，当对压力分散型锚索进行受力状态监测时能有效地避免锚索张拉时锚垫板受力可能产生破坏的问题。本发明包括锚板(10)、锚索测力计(20)、扩展板(30)和锚垫板(40)，设置有传力板(50)；锚垫板(40)、传力板(50)、扩展板(30)、锚索计(20)和锚板(10)依次连接；所述的传力板(50)是一种设置有一圆环凸台空心厚圆板。本发明可以避免锚垫板40遭破坏的现象，适用于高速公路、铁路、矿山、水电站等工程中应用压力分散型锚索加固的人工边坡或滑坡的监测。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚索受力状态监测装置，尤其涉及一种基于传力板的压力分散型锚索受力状态监测装置；具体地说，主要是解决扩展板与锚垫板之间预应力张拉时力的传递问题，当对压力分散型锚索进行受力状态监测时能有效地避免锚索张拉时锚垫板受力可能产生破坏的问题。

背景技术

从自然灾害的角度来看，滑坡给世界各国带来的损失可能仅次于地震和海啸，包括中国在内的许多国家都是滑坡灾害比较严重的国家。据近年来的统计，因边坡失稳形成的地质灾害给经济建设和人民生命财产带来的损失，在我国每年近300亿元。随着我国经济建设的全面发展，目前规划和在建的西电东送、南水北调、西气东输、高速公路、高速铁路等大型工程项目中，将不可避免地遇到大量的边坡工程问题；而在边坡加固方面，锚索作为一种有效的加固手段已被广泛应用在实际工程中。大量的工程实践表明：对采用锚索加固的边坡，应进行锚索受力状态的监测，可以评价边坡的加固效果，同时为分析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。

新开发的压力分散型锚索由于克服了传统的拉力集中型锚索的应力集中现象，从而提高了锚索的承载力和使用寿命，已经开始被大量运用在边坡加固中。

由于压力分散型锚索的作用机理与拉力集中型锚索存在着差异，采用传统的锚索测力计无法监测压力分散型锚索每个锚固单元的受力状态，也就不能有效地验证加固的有效性，同时也不可能说明压力分散型锚索的优越性。

本所的一项发明专利申请《压力分散型锚索受力状态监测装置》(申请日：2007年4月26日，申请号：200710051969.1，公开号：CN 101067581A。)正被运用到实际工程中，以实现压力分散型锚索受力状态的监测。

如图1，压力分散型锚索受力状态监测装置包括前后连接的锚垫板40、扩展板30、锚索测力计20和锚板10。

但是在实际应用中发现存在锚垫板40在施加预应力时破坏的现象。这是因为锚垫板40为一个铸铁体，本来锚板10安装时会嵌入锚垫板40的凹陷处，使得锚索张拉时主要的受力部位为凹陷处，而锚垫板40的这一部分较厚，在给锚索施加预应力时不会发生破坏；但在安装压力分散型锚索受力状态监测装置时，为了满足锚索测力计20的安装，在本装置中增加了一个扩展板30，由于扩展板30的直径大于原来锚垫板40的凹陷直径，使得锚索张拉时受力部位发生改变，由锚垫板40中较薄的部位承担了压力，使得锚垫板40在受压下有可能发生破坏，无法进行正常的受力状态监测。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种基于传力板的压力分散型锚索受力状态监测装置。

本发明的目的是这样实现的：

①首先对所要监测的锚索安装锚垫板并对锚索钻孔注浆；

②在锚垫板上安装传力板，传力板的凸台应和锚垫板的凹陷处吻合，使得受力部位集中在锚垫板厚度大的部位；

③在传力板上安装扩展板，以便张开锚索；

④然后在扩展板上安装锚索测力计，测量每根锚索的受力状态；

⑤用锚板固定锚索测力计，并锁定在锚垫板上。

本发明的工作原理是：

传力板50连接锚垫板40的一端面有一圆环凸台，该圆环凸台高度略高于锚垫板的凹陷高度，圆环凸台外径略小于锚垫板的凹陷处的直径，其空心直径与锚垫板的内孔径相同，而连接扩展板30的一端面的出口处空心直径变大，以便和扩展板30配合。安装时在锚垫板40上安装传力板50，再安装扩展板30，锚索则通过扩展板30后由原来一束变成多根钢绞线放射状张开，以安装锚索测力计20，并最终由锚板10锁定。这时，锚索张拉时，锚垫板40的主要受力部位为其中心较厚处，也就避免了受力破坏的现象，同时锚索张开后的每根钢绞线上有空间安装锚索测力计20，以实现每根钢绞线的受力监测，最终就能实现在锚索张拉过程和张拉完毕后压力分散型锚索的受力状态监测。

该装置已被应用到沪蓉西高速公路湖北宜昌—恩施段部分边坡的监测工作中，取得了良好的效果。

本发明具有以下优点和积极效果：

①可以避免张拉压力分散型锚索时锚垫板40遭破坏的现象，以实现压力分散型锚索受力状态监测。

②测试原理直观、结构简单，易于操作、拆卸方便，对安装测试人员没有很强的技术要求。

③应用广泛，可应用于高速公路、铁路、矿山、水电站等工程中应用压力分散型锚索加固的人工边坡或滑坡的监测。

附图说明

图1是原有压力分散型锚索受力状态监测装置的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是传力板的结构图(主视)；

图4是图3的A-A剖视图。

其中：

10—锚板；

20—锚索测力计；

30—扩展板；

40—锚垫板；

50—传力板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

一、总体

如图2，本装置包括锚板10、锚索测力计20、扩展板30和锚垫板(40)，设置有传力板50；

其位置和连接关系是：

在安装完锚索的锚垫板40后，锚垫板40、传力板50、扩展板30、锚索计20和锚板10依次连接。

传力板50是一种设置有一圆环凸台空心厚圆板。

二、有关部件

1、传力板50

如图3、4，传力板50其连接锚垫板40的端面设置有一圆环凸台，该圆环凸台的厚度略厚于锚垫板40的凹陷深度，该圆环凸台的外径略小于锚垫板40的凹陷处的直径；传力板50其空心直径与锚垫板40的内孔径相同；连接扩展板30的端面的出口处空心直径变大，其作用是把锚索张拉力传递至锚垫板40较厚的部位，在不改变原有锚索状态下，实现锚索受力状态监测。

2、扩展板30

扩展板30是一种厚圆板，其作用是使锚索的钢绞线通过后，相互之间的距离扩大，以便安装锚索测力计20和锚板10。

3、锚索测力计20

锚索测力计20是一种智能弦式锚索测力计，有上市产品，固定在扩展板30上。采用JMZX-3102AT穿心式传感器，可直接输出钢绞线的应力变化值。

灵敏度：0.1kN；       量程：200kN；

供电：12V；           工作温度：-10℃～50℃；

外形尺寸：外径46mm，内径16mm，高90mm。

4、锚板10

锚板10锁定在锚索测力计20上，通过锚板10实现钢绞线的荷载施加以及锁定。

二、本装置安装和使用方法

1、安装

首先选定需要监测的压力分散型锚索，按照设计的要求安装好锚垫板40，进行锚索注浆；当注浆体强度达到规范要求后，首先进行传力板50的安装，传力板50的圆环凸台应正对锚垫板40的凹陷处，再安装扩展板30，接着在扩展板30上依次安装锚索测力计20和锚板10，并根据规范要求对压力分散型锚索的每根钢绞线进行分步、分级张拉，达到设计要求的张拉荷载后，最后锁定锚板10，整个安装过程完成，即可实现压力分散型锚索受力状态的监测。

2、使用方法

当按照安装方法将本装置安装在压力分散型锚索上，将锚索锁定后，通过相关的数据测试仪，即可直接显示预应力数值，而通过这些锚索测力计的应力变化数值，可以评价压力分散型锚索的加固效果，同时分析压力分散型锚索预应力损失和锚索超张拉、补偿张拉等问题，还可以监测运营期间加固对象的稳定性。