一种非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置及方法

摘要

本发明属于基础工程试验技术领域，涉及一种非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置及方法，采用纯机械锚固方式锚固夹具和内置环氧树脂的倒锥形钢套筒，操作方便，拆卸快捷，可循环利用；采用有效避免非金属筋材被夹持发生剪切破坏，能实时读取数据，经解调仪处理，计算机直接得出荷载‑位移曲线，进而得出承载力数值；其结构简单，操作方便，测量精度高，能反映锚杆的真实位移情况，承载力检测速度快，建设工期短，节省了人力财力。

说明书

技术领域：

本发明属于基础工程试验技术领域，涉及一种非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置及方法。

背景技术：

近年来，随着地下结构空间的利用以及建筑物基础埋深的不断增加，抗浮问题也随之而来。抗浮锚杆因具有施工快捷、单点受力小、抗浮效果好等优点备受欢迎。玻璃纤维筋锚杆因其抗拉强度高、绿色环保、介电性好等优势，被作为钢筋锚杆的替代品。随着非金属筋材在地下结构抗浮工程中的应用越来越多。在工程验收中，锚杆检测问题日益突出。与传统钢筋锚杆相比，非金属锚杆抗剪性能较差，使用传统拉拔装置进行承载力检测时，锚头很容易被挤压破坏，检测效果不佳。虽然目前已有部分研究者开发了非金属锚杆检测装置，但由于检测装置复杂，操作不便，检测数据不够精准等缺点，难以满足工程需要。因此，急需针对目前非金属锚杆承载力检测存在的问题，设计一种锚固力可靠、检测结果准确、检测设备安装便捷的快速检测装置及方法来应对目前工程量大、工期紧的现实情况。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对实际抗浮工程中非金属抗浮锚杆的试验验收检验过程中的不足，设计提供一种非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置及方法，采用简单方便的装置快速、精准测量杆体位移和承载力，使监测数据读取方便，为大体量的检测工作缩短工期。

为了实现上述目的，本发明所述非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置的主体结构包括锚杆孔、灌浆体、非金属锚杆、定位器、第一位移传感器、第二位移传感器、垫层、格构式支架、反力梁、第一穿心钢板、第二穿心钢板、第三穿心钢板、千斤顶、压力传感器、锚固夹具、钢套筒、光纤、解调仪和计算机；非金属锚杆垂直安装在锚杆孔中央，灌浆体灌注在锚杆孔内，定位器采用钢丝绑扎在非金属锚杆上，并在非金属锚杆上下间隔1.5～2m左右对称布置，定位器与非金属锚杆材质相同；格构式支架对称放置在锚杆孔两侧的垫层上，两个格构式支架中间预留300-500mm的间距，用于安装第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器对称安装在灌浆体的顶部两侧，第二位移传感器对称安装在非金属锚杆根部两侧，反力梁通过凹凸槽卡扣式安装在格构式支架上方，并进行点焊保持整体性；第一穿心钢板焊接在反力梁和千斤顶之间，第二穿心钢板焊接在千斤顶和压力传感器之间，第三穿心钢板焊接在压力传感器和锚固夹具之间，第一穿心钢板、第二穿心钢板和第三穿心钢板内预留上下贯通的孔洞，孔径为40mm～70mm，以保证试验过程中非金属锚杆能够顺利穿过，外表面有凸起的钢套筒套装在非金属锚杆顶部，并与锚固夹具内表面的凹槽形成咬合结构；调解仪的一端与计算机连接，另一端通过光纤分别与第一位移传感器、第二位移传感器和压力传感器连接。

本发明所述非金属锚杆采用直径为25、28或32mm的玻璃纤维增强聚合物筋材(GFRP锚杆)。

本发明所述灌浆体在水泥砂浆基础上添加3～5％的微膨胀剂制成，用于提高灌浆体与非金属锚杆的握裹力。

本发明所述锚固夹具采用钢质三片握裹式结构，第一片与第二片采用转动支座连接，第三片与第一片之间、第三片与第二片之间均采用高强螺栓机械连接，锚固夹具的内部为带有环形凹槽的锥形结构。

本发明所述钢套筒为倒锥形结构，其内表面设有螺纹，钢套筒内置环氧树脂防止试验过程中非金属锚杆受力破坏。

本发明所述高强螺栓采用摩擦型高强螺栓，高强螺栓的个数根据试验设计的拉拔力增减，不少于两个，且上下均匀分布。

本发明所述解调仪采用型号为DT318-FBG-8600光电一体测试仪，试验时，解调仪和计算机与试验设备保持安全距离。

本发明快速检测非金属锚杆抗拔承载力的具体过程为：

步骤1：将非金属锚杆安装在锚杆孔内，且灌浆体养护到设计强度后，开始安装试验设备，在混凝土垫层上自下而上依次架设格构式支架、反力梁、第一穿心钢板、千斤顶和第二穿心钢板，相邻部件之间焊接固定，为方便拆除，焊接方式易为点焊；

步骤2：钢套筒内涂抹合成树脂再套入非金属锚杆，锚固夹具中第一片和第二片夹住钢套筒且定位后，安装第三片，并采用高强螺栓锁紧，保证锚固夹具的内表面凹槽与钢套筒外表面凸起咬合紧密；

步骤3：选择量程为预测值1.25～1.8倍的第一位移传感器、第二位移传感器和压力传感器，利用结构胶将第一位移传感器和第二位移传感器分别布置在灌浆体和非金属锚杆杆体根部，压力传感器安装在第二穿心钢板和第三穿心钢板之间，连接解调仪和计算机，测试传感器工作状态；

步骤4：加载前对解调仪校零，试验采用分级单循环加载方式，初级荷载为0.1N

步骤5：将第一位移传感器、第二位移传感器和压力传感器收集的光信号经解调仪转换成电信号，经计算机分析，读取承载力数值；

步骤6：试验完成后，先将调解仪和计算机拆除，然后按照从上到下依次拆除各部件，并清理其表面油污，分类保存各零部件。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：一是锚固夹具采用纯机械锚固方式，操作方便，拆卸快捷，可循环利用；二是采用倒锥形钢套筒且内置环氧树脂有效避免非金属筋材被夹持发生剪切破坏；三是能实时读取数据，经解调仪处理，计算机直接得出荷载-位移曲线，进而得出承载力数值；其结构简单，操作方便，测量精度高，能反映锚杆的真实位移情况，承载力检测速度快，建设工期短，节省了人力财力。

附图说明：

图1为本发明所述非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置的主体结构示意图。

图2为本发明所述锚固装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例：

本实施例所述非金属锚杆抗拔承载力快速检测装置的主体结构包括锚杆孔1、灌浆体2、非金属锚杆3、定位器4、第一位移传感器5、第二位移传感器6、垫层7、格构式支架8、反力梁9、第一穿心钢板10、第二穿心钢板12、第三穿心钢板14、千斤顶11、压力传感器13、锚固夹具16、钢套筒17、光纤18、解调仪19和计算机20；非金属锚杆3垂直安装在锚杆孔1中央，灌浆体2灌注在锚杆孔1内，定位器4采用钢丝绑扎在非金属锚杆3上，并在非金属锚杆3上下间隔1.5～2m左右对称布置，定位器4与非金属锚杆3材质相同；格构式支架8对称放置在锚杆孔1两侧的垫层7上，两个格构式支架8中间预留300-500mm的间距，用于安装第一位移传感器5和第二位移传感器6，第一位移传感器5对称安装在灌浆体2的顶部两侧，第二位移传感器6对称安装在非金属锚杆3根部两侧，反力梁9通过凹凸槽卡扣式安装在格构式支架8上方，并进行点焊保持整体性；第一穿心钢板10焊接在反力梁9和千斤顶11之间，第二穿心钢板12焊接在千斤顶11和压力传感器13之间，第三穿心钢板14焊接在压力传感器13和锚固夹具16之间，第一穿心钢板10、第二穿心钢板12和第三穿心钢板14内预留上下贯通的孔洞，孔径为40mm～70mm，以保证试验过程中非金属锚杆3能够顺利穿过，外表面有凸起的钢套筒17套装在非金属锚杆3顶部，并与锚固夹具16内表面的凹槽形成咬合结构；调解仪19的一端与计算机20连接，另一端通过光纤18分别与第一位移传感器5、第二位移传感器6和压力传感器13连接。

本实施例所述非金属锚杆3采用直径为25、28或32mm的玻璃纤维增强聚合物筋材(GFRP锚杆)。

本实施例所述灌浆体2在水泥砂浆基础上添加3～5％的微膨胀剂制成，用于提高灌浆体2与非金属锚杆3的握裹力。

本实施例所述锚固夹具16采用钢质三片握裹式结构，第一片16-1与第二片16-22采用转动支座21连接，第三片16-3与第一片16-1之间、第三片16-3与第二片16-2之间均采用高强螺栓15机械连接，锚固夹具16的内部为带有环形凹槽的锥形结构。

本实施例所述钢套筒17为倒锥形结构，其内表面设有螺纹，钢套筒17内置环氧树脂防止试验过程中非金属锚杆3受力破坏。

本实施例所述高强螺栓15采用摩擦型高强螺栓，高强螺栓15的个数根据试验设计的拉拔力增减，不少于两个，且上下均匀分布。

本实施例所述解调仪19采用型号为DT318-FBG-8600光电一体测试仪，试验时，解调仪19和计算机20与试验设备保持安全距离。

本实施例快速检测非金属锚杆抗拔承载力的具体过程为：

步骤1：将非金属锚杆3安装在锚杆孔1内，且灌浆体2养护到设计强度后，开始安装试验设备，在混凝土垫层7上自下而上依次架设格构式支架8、反力梁9、第一穿心钢板10、千斤顶11和第二穿心钢板12，相邻部件之间焊接固定，为方便拆除，焊接方式易为点焊；

步骤2：钢套筒17内涂抹合成树脂再套入非金属锚杆3，锚固夹具16中第一片16-1和第二片16-2夹住钢套筒17且定位后，安装第三片16-3，并采用高强螺栓15锁紧，保证锚固夹具16的内表面凹槽与钢套筒17外表面凸起咬合紧密；

步骤3：选择量程为预测值1.25～1.8倍的第一位移传感器5、第二位移传感器6和压力传感器13，利用结构胶将第一位移传感器5和第二位移传感器6分别布置在灌浆体2和非金属锚杆3杆体根部，压力传感器13安装在第二穿心钢板12和第三穿心钢板14之间，连接解调仪19和计算机20，测试传感器工作状态；

步骤4：加载前对解调仪19校零，试验采用分级单循环加载方式。初级荷载为0.1N

步骤5：将第一位移传感器5、第二位移传感器6和压力传感器13收集的光信号经解调仪19转换成电信号，经计算机20分析，读取承载力数值；

步骤6：试验完成后，先将调解仪19和计算机29拆除，然后按照从上到下依次拆除各部件，并清理其表面油污，分类保存各零部件。