一种新型实时测量盘式锚索加载反力结构装置
文献发布时间：2023-06-19 19:32:07
技术领域
本专利涉及岩土工程中盘式锚索支护结构极限承载力的室内试验装置，开发了一种新型实时测量盘式锚索加载反力架结构装置。
背景技术
岩土锚固技术是岩土领域的重要分支，它能挖掘岩土潜能，充分发挥围岩自身承载力，大幅度减少结构物体积，降低结构物自重，提高岩土工程的稳定性，是解决复杂岩土工程的最有效、最经济、最可靠的措施之一。已经广泛应用于岩土工程的各个领域，边坡加固工程、隧道及地下支护工程、深基坑支护工程、坝体加固、道桥基础加固、矿山支护工程、地面高架结构加固、结构补强加固。随着工程规模的扩大，以及各种复杂的地质环境逐渐显现，需要研制承载力更高、性能更加优良的新型锚固结构。新型锚固结构研究时，如何通过室内试验精准测量锚索的极限承载力，是工程设计和科研人员面临的一个难题。
盘式锚索试验过程中，现有的500kN、1000kN锚杆拉拔仪具有量程范围小、测试精度低、无法自动加载与记录试验过程、不能充分利用建筑结构智能加载体系与试验结果分析系统等不足。
发明内容
本发明针对以上盘式锚索室内试验测试方法的不足，提出一种新型反力架转换测试装置，它与建筑结构智能加载体系相融合，把结构加载受力方向转换并实时测试，且增加了新的高精度光纤测试系统，测试系统能够满足盘式锚索结构加载测试的需求。
本发明研制了一种新型加载方向转换反力架测试装置；装置主要由上部加载平台、中部承压平台、承压柱、下部传力板和垫板及光纤测试六部分组成。本发明装置材料选取Q460 板材，设计荷载为2000kN，杆件采用圆杆，每个杆件截面积A为706.8mm
本发明研制的反力架测试装置，通过两个加载架嵌套在一起构成荷载施加方向，其中上部加载平台和中部承载平台将建筑结构的竖向力加载到上部加载平台上，盘式锚索放置到中部承载平台上表面，锚索钢绞线通过中间圆孔穿过上部加载平台的下表面，然后通过锁紧装置固定，应用建筑结构的竖向荷载对锚盘进行拉拔，保证支护结构安全稳定运行。
与现有技术相比，本发明结构设计合理、制作便利，采用上、下两个加载平台嵌套在一起实现反力转换，再增加测试极限承载力的同时，增强了结构适用性和稳定性。为锚盘及类似构件的承载力室内试验测试提供了有效的技术支撑。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1本发明的结构示意图
图2本发明的主体部位结构示意图
图3本发明的上部承力台结构示意图
图4本发明的下部承力台结构示意图
图5新型反力架转化装置圆桩(柱)转化方桩(方柱)结构示意图
其中，上部加载平台1；中部承压平台2；承压柱3；下传力板4；垫板5；夹具6；承台7；支撑柱焊接位置8。
具体实施方式
根据相关规范，确定本专利提出的一种新型反力架转换装置的抗压、压杆稳定性、抗冲切及抗剪等特性。
(1)反力架转换装置杆件抗压强度由下式确定：
式中：F-外部荷载；
A-受力面积；
P-抗压强度。
(2)反力架转换装置压杆稳定性确定：压杆稳定性按照两种方式进行验算，分别选取欧拉临界力计算法和柔度杆件计算方法，两种方法计算如下：
a.运用欧拉临界荷载公式确定压杆稳定性：
式中：E——材料的弹性模量；
I——压杆横截面惯性矩；
l——计算长度；
μ——长度系数，压杆一端焊接，一端承压作铰支撑，μ＝0.7。
b.运用柔度杆件进行计算公式确定压杆稳定性：
式中：ε
f
——压杆稳定系数；
——相对长细比。
(3)反力架转换装置下部承力板抗剪、抗冲性确定：
a.柱对承压板的冲切计算，依据下列公式：
F
式中：F
h
β
β
λ
F——柱根部轴力设计值(kN)；
∑N
b.角桩对承台的冲切，可按下列公式计算：
式中：N
λ
λ
c
a
h
c.斜截面受剪承载力确定，依据下式计算；
V≤β
式中，V——斜截面最大剪力设计值；
b
h
β
α——剪切系数；
λ——计算截面的剪跨比，
承压板结构示意图如图5(a)所示，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011圆桩或柱在计算时需要转化为方桩或方柱，转化后的计算简图如图5(b)所示，因此边缘计算宽度取值为a
盘式锚索的荷载-波长对应函数关系由下式计算确定：
F＝16.502k(λ
式中：λ