一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于應(yīng)力測試設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測試裝置，錨桿桿體下端插入錨桿孔內(nèi)；裸光纖內(nèi)刻入光柵傳感器形成光纖光柵串，錨桿中間埋設(shè)串有光纖光柵串；保護(hù)錨桿桿體端頭部位的裸光纖的鎧裝光纜和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；兩個(gè)第一鋼板安放于墊層的上表面并放置于錨桿桿體兩側(cè)，第一鋼板中間放置有千斤頂；中間預(yù)留孔洞的反力梁放置在千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設(shè)第二鋼板；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨桿桿體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內(nèi)側(cè)與錨桿桿體相連，外側(cè)與錨具連接；其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，測量精度高，靈敏度高，抗電磁場干擾能力強(qiáng)、成活率高，能夠自動(dòng)化監(jiān)測。
【專利說明】一種非金屬抗浮描桿桿體應(yīng)力測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型屬于應(yīng)力測試設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種巖土工程中非金屬錨桿桿體應(yīng)力測試設(shè)備，特別是一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測試裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著城市地下空間的開發(fā)利用，建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)埋深不斷增加，抗浮問題變得越來越突出，與降排地下水、壓重法和浮樁等抗浮技術(shù)措施相比，抗浮錨桿地層適應(yīng)性強(qiáng)，布置形式靈活，成孔快，施工占用場地小，施工機(jī)械小型化，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在硬質(zhì)巖土層中承載力大，玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)錨桿的出現(xiàn)，為巖土錨固增添了新的手段，特別是GFRP材料優(yōu)異的耐腐蝕及抗電磁干擾的特性，解決了困擾巖土錨固界的難題。GFRP螺旋狀筋表面不平，現(xiàn)有的錨桿桿體應(yīng)力測試設(shè)備存在一定問題，粘貼應(yīng)變片或桿體表層植入光纖時(shí)，打磨會造成表面纖維斷損，造成錨桿的初始缺陷，而且應(yīng)變片容易脫落，導(dǎo)致測試過程數(shù)據(jù)缺失，因此用普通電測方法不夠合理，不能對GFRP錨桿工作性狀進(jìn)行全面監(jiān)測，可采用光纖對其進(jìn)行測試，光纖測試主要包括分布式(布里淵法)和準(zhǔn)分布式(布拉格光柵法)兩種方法，分布式(布里淵法)用一根光纖連續(xù)測試，適合長距離測量；準(zhǔn)分布式(布拉格光柵法)用裸光纖連接一串光柵傳感器對錨桿進(jìn)行測試。目前，GFRP錨桿光纖測試大多采用分布式(布里淵法)，該方法名義上可以連續(xù)測試，但空間分辨率低，測點(diǎn)定位精確最多只能到20cm，不適合對抗浮錨桿這樣的短構(gòu)件進(jìn)行測試，尤其是接近孔口處的應(yīng)力集中變化區(qū)不能準(zhǔn)確定位。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測試裝置，當(dāng)光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，光柵傳感器伸長或壓縮使光纖光柵周期發(fā)生變化，從而改變光柵傳感器的有效折射率，求得玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)抗浮錨桿某一斷面的軸向應(yīng)變后得出錨桿桿體的應(yīng)力。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)包括錨桿桿體、裸光纖、光柵傳感器、鎧裝光纜、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、千斤頂、反力梁、鋼套筒、錨具、第一鋼板、第二鋼板、第三鋼板、墊層和錨桿孔；玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)全螺紋實(shí)心結(jié)構(gòu)的錨桿桿體下端插入錨桿孔內(nèi)；裸光纖內(nèi)刻入光柵傳感器形成裸露的光纖光柵串，錨桿中間部位沿長度方向埋設(shè)串有光纖光柵串，裸光纖的外表面涂層為與錨桿桿體具有融合性的聚合物；錨桿桿體端頭部位的裸光纖用鎧裝光纜保護(hù)，鎧裝光纜和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；兩個(gè)第一鋼板安放于墊層的上表面并對稱放置于錨桿桿體兩側(cè)，每個(gè)第一鋼板中間放置有一個(gè)千斤頂，千斤頂為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁中間預(yù)留孔洞，反力梁放置在兩個(gè)并聯(lián)的千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設(shè)第二鋼板，用于提高反力梁的局部受壓強(qiáng)度；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨桿桿體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內(nèi)側(cè)以充填環(huán)氧樹脂的方式與錨桿桿體相連，外側(cè)與錨具焊接式連接，防止測試過程中錨桿桿體材料的破壞；鋼套筒的內(nèi)徑大于錨桿桿體的直徑；千斤頂上升時(shí)，反力梁、鋼套筒、錨具和第三鋼板構(gòu)成的整體共同提供加載反力。
[0005]本實(shí)用新型的具體測試過程為:
[0006](I)、根據(jù)錨桿桿體的應(yīng)力測試斷面確定光柵傳感器位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖上形成裸露的光纖光柵串，在錨桿桿體加工成型的過程中，在錨桿中間部位沿長度方向埋設(shè)光纖光柵串并將光纖光柵串一起澆筑成型，錨桿端頭部位的裸光纖采用鎧裝光纜保護(hù)；
[0007](2)、根據(jù)錨桿桿體的尺寸在被測巖土地基進(jìn)行鉆孔形成錨桿孔，錨桿孔與地面相
垂直；
[0008](3)、將錨桿桿體插入錨桿孔內(nèi)直至錨桿桿體底端到達(dá)錨桿孔底部，安裝過程中保持錨桿體垂直，且錨桿桿體位于錨桿孔中央；
[0009](4)、將錨桿孔的外端連接好注漿管，并將注漿管伸至錨桿孔底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達(dá)注漿孔頂端時(shí)將注漿管拔出并關(guān)閉注漿泵，完成注漿過程;
[0010](5)、注漿完成后將注漿孔頂端人工抹平，在錨桿桿體安裝鋼套筒，鋼套筒通過環(huán)氧樹脂與錨桿桿體緊密粘結(jié)，鋼套筒的長度由設(shè)計(jì)錨固力控制；
[0011](6)、在墊層上以錨桿體為中心對稱放置第一鋼板，在第一鋼板中央放置帶有油壓表的千斤頂，千斤頂上對稱放置第二鋼板，然后在第二鋼板上安放反力梁，反力梁上安放第三鋼板，在第三鋼板上安裝錨具，錨具與鋼套筒以焊接的方式緊密連接；
[0012](7)、將鎧裝光纜接入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，檢查測試裝置連接是否完好，并檢查光柵傳感器的成活率，成活率不低于90% ；
[0013](8)、按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)要求，采用同步千斤頂分級加載，使每臺千斤頂?shù)呢?fù)荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致錨桿提前破壞；在錨桿桿體受拉過程中記錄光柵傳感器的波長變化和千斤頂上的油壓表讀數(shù)，利用公式AXfAXZ + AAbLXbCKeA ε x+KtAt)反算測試過程中錨桿桿體應(yīng)力變化，其中，Λ λ Β為應(yīng)變和溫度共同作用時(shí)光柵傳感器中心波長變化量；Λ λΒε為光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，中心波長變化量；Λ 為溫度發(fā)生變化時(shí)，光柵傳感器中心波長變化量；λΒ為不受外力、溫度為O時(shí)光柵傳感器的初始波長；Κ Ε為光柵傳感器應(yīng)變靈敏系數(shù)；Δ εχ為軸向應(yīng)變改變量；Kt為光柵傳感器溫度敏感系數(shù)；At為溫度變化量。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，測量精度高，靈敏度高，抗電磁場干擾能力強(qiáng)、成活率高，能夠自動(dòng)化監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0015]圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型涉及的錨桿桿體下端橫剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型涉及的錨具、鋼套筒和錨桿桿體連接結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型涉及的反力梁橫剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】:[0019]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
[0020]實(shí)施例:
[0021]本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括錨桿桿體1、裸光纖2、光柵傳感器3、鎧裝光纜4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5、千斤頂6、反力梁7、鋼套筒8、錨具9、第一鋼板10、第二鋼板11、第三鋼板12、墊層13和錨桿孔14 ;玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)全螺紋實(shí)心結(jié)構(gòu)的錨桿桿體I下端插入錨桿孔14內(nèi)；裸光纖2內(nèi)刻入光柵傳感器3形成裸露的光纖光柵串，錨桿I中間部位沿長度方向埋設(shè)串有光纖光柵串，裸光纖2的外表面涂層為與錨桿桿體I具有融合性的聚合物；錨桿桿體I端頭部位的裸光纖2用鎧裝光纜4保護(hù)，鎧裝光纜4和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5連接；兩個(gè)第一鋼板10安放于墊層13的上表面并對稱放置于錨桿桿體I兩側(cè)，每個(gè)第一鋼板10中間放置有一個(gè)千斤頂6，千斤頂6為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁7為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁7中間預(yù)留孔洞，反力梁7放置在兩個(gè)并聯(lián)的千斤頂6上，反力梁7和千斤頂6之間增設(shè)第二鋼板11，用于提高反力梁7的局部受壓強(qiáng)度；反力梁7的頂部制有第三鋼板12，第三鋼板12上固定制有錨具9 ;錨桿桿體I上端套制有鋼套筒8，鋼套筒8的內(nèi)側(cè)以充填環(huán)氧樹脂的方式與錨桿桿體I相連，外側(cè)與錨具9焊接式連接，防止測試過程中錨桿桿體I材料的破壞；鋼套筒8的內(nèi)徑大于錨桿桿體I的直徑；千斤頂6上升時(shí)，反力梁7、鋼套筒8、錨具9和第三鋼板12構(gòu)成的整體共同提供加載反力。
[0022]本實(shí)施例的具體測試過程為:
[0023](I)、根據(jù)錨桿桿體I的應(yīng)力測試斷面確定光柵傳感器3位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖2上形成裸露的光纖光柵串，在錨桿桿體I加工成型的過程中，在錨桿I中間部位沿長度方向埋設(shè)光纖光柵串并將光纖光柵串一起澆筑成型，錨桿I端頭部位的裸光纖2采用鎧裝光纜4保護(hù)；
[0024](2)、根據(jù)錨桿桿體I的尺寸在被測巖土地基進(jìn)行鉆孔形成錨桿孔14，錨桿孔14與地面相垂直；
[0025](3)、將錨桿桿體I插入錨桿孔14內(nèi)直至錨桿桿體I底端到達(dá)錨桿孔14底部，安裝過程中保持錨桿體I垂直，且錨桿桿體I位于錨桿孔14中央；
[0026](4)、將錨桿孔14的外端連接好注漿管，并將注漿管伸至錨桿孔14底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達(dá)注漿孔7頂端時(shí)將注漿管拔出并關(guān)閉注漿泵，完成注漿過程；
[0027](5)、注漿完成后將注漿孔14頂端人工抹平，在錨桿桿體I安裝鋼套筒8，鋼套筒8通過環(huán)氧樹脂與錨桿桿體I緊密粘結(jié)，鋼套筒的長度由設(shè)計(jì)錨固力控制；
[0028](6)、在墊層13上以錨桿體I為中心對稱放置第一鋼板10，在第一鋼板10中央放置油壓千斤頂6，千斤頂6上對稱放置第二鋼板11，然后在第二鋼板11上安放反力梁7，反力梁7上安放第三鋼板12，在第三鋼板12上安裝錨具9，錨具9與鋼套筒8以焊接的方式緊密連接；
[0029](7)、將鎧裝光纜4接入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5，檢查測試裝置連接是否完好，并檢查光柵傳感器3的成活率，成活率不低于90% ；
[0030](8)、按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)要求，采用同步千斤頂分級加載，使每臺千斤頂?shù)呢?fù)荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致錨桿提前破壞；在錨桿桿體受拉過程中記錄光柵傳感器3的波長變化和千斤頂6上的油壓表讀數(shù),利用公式Λλ^Λλ^ + Λλ^λΒ ( K ε Δ ε x+KtAt)反算測試過程中錨桿桿體應(yīng)力變化，其中，Λ λ Β為應(yīng)變和溫度共同作用時(shí)光柵傳感器3中心波長變化量；Λ λΒε為光柵傳感器3受到拉力或者壓力作用時(shí)，中心波長變化量；Λ λ J為溫度發(fā)生變化時(shí)，光柵傳感器3中心波長變化量；λ Β為不受外力、溫度為O時(shí)光柵傳感器3的初始波長；K Ε為光柵傳感器3應(yīng)變靈敏系數(shù)；Δ εχ為軸向應(yīng)變改變量；Kt為光柵傳感器3溫度敏感系數(shù)；AtS溫度變化量 。
【權(quán)利要求】
1.一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測試裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括錨桿桿體、裸光纖、光柵傳感器、鎧裝光纜、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、千斤頂、反力梁、鋼套筒、錨具、第一鋼板、第二鋼板、第三鋼板、墊層和錨桿孔；全螺紋實(shí)心結(jié)構(gòu)的錨桿桿體下端插入錨桿孔內(nèi)；裸光纖內(nèi)刻入光柵傳感器形成裸露的光纖光柵串，錨桿中間部位沿長度方向埋設(shè)串有光纖光柵串，裸光纖的外表面涂層為與錨桿桿體具有融合性的聚合物；錨桿桿體端頭部位的裸光纖用鎧裝光纜保護(hù)，鎧裝光纜和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；兩個(gè)第一鋼板安放于墊層的上表面并對稱放置于錨桿桿體兩側(cè)，每個(gè)第一鋼板中間放置有一個(gè)千斤頂，千斤頂為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁中間預(yù)留孔洞，反力梁放置在兩個(gè)并聯(lián)的千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設(shè)第二鋼板；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨桿桿體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內(nèi)側(cè)以充填環(huán)氧樹脂的方式與錨桿桿體相連，外側(cè)與錨具焊接式連接；鋼套筒的內(nèi)徑大于錨桿桿體的直徑。
【文檔編號】G01L1/24GK203479435SQ201320627739
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】張明義, 白曉宇, 張鵬, 閆楠, 寇海磊 申請人:青島理工大學(xué)