本發(fā)明涉及測(cè)試在不同工況下的錨桿應(yīng)力計(jì)的試驗(yàn)裝置及方法，具體涉及一種用于測(cè)試錨桿在不同安裝角度，不同荷載作用下錨桿應(yīng)力計(jì)的性能測(cè)試，并研究錨桿在這些工況作用下荷載與錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)出的應(yīng)力與錨桿應(yīng)變之間的關(guān)系。

背景技術(shù)：

目前的情況下，錨桿應(yīng)力計(jì)只能測(cè)量錨桿所受到的沿錨桿軸向的拉力或者壓力，矯正錨桿應(yīng)力計(jì)的讀數(shù)也是按照軸向的拉力和壓力來進(jìn)行試驗(yàn)的。但是在剪力或者彎矩作用下的錨桿應(yīng)力計(jì)工況中，錨桿應(yīng)力計(jì)的變化規(guī)律也需進(jìn)一步進(jìn)行研究，因?yàn)殄^桿打入巖體之后其所受到的應(yīng)力情況復(fù)雜，不只受到軸向的拉力或壓力，還受到巖體的重力作用；若錨桿埋入斷層里，由于斷層之間的錯(cuò)動(dòng)變形，還有可能受到剪力作用，在這些工況作用下，錨桿可能會(huì)出現(xiàn)彎曲變形，這樣就有可能使錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)量出來的數(shù)值有偏差，因?yàn)殄^桿應(yīng)力計(jì)測(cè)得的是軸向的力，若應(yīng)力計(jì)受剪或受彎作用，錨桿應(yīng)力計(jì)的數(shù)值變化就會(huì)有不同的變化。

此外，錨桿在安裝時(shí)，與巖體會(huì)形成不同的角度，不同的安裝角度對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)的應(yīng)力也有一定的影響；有些文獻(xiàn)還指出，差阻式錨桿應(yīng)力計(jì)安裝時(shí)的不同引出電纜的方向?qū)﹀^桿應(yīng)力計(jì)的測(cè)值也有一定的影響。研究這些變化規(guī)律對(duì)研究錨桿應(yīng)力計(jì)的工作狀態(tài)的全面認(rèn)識(shí)以及錨桿安裝方面有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種測(cè)試在不同工況下的錨桿應(yīng)力計(jì)的試驗(yàn)裝置及方法，其具體技術(shù)方案如下：

測(cè)試在不同工況下的錨桿應(yīng)力計(jì)的試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)平臺(tái)，所述試驗(yàn)平臺(tái)上表面開設(shè)有兩個(gè)相互垂直的支座軌道，兩個(gè)所述支座軌道依次靠近試驗(yàn)平臺(tái)的一組相鄰邊的邊緣，每個(gè)所述支座軌道中均設(shè)置有滾動(dòng)支座，所述滾動(dòng)支座能夠在所述支座軌道中滾動(dòng)變化位置，所述滾動(dòng)支座的上部中心設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端設(shè)置有與滾動(dòng)支座固定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的頂部設(shè)置有夾持裝置，兩個(gè)所述滾動(dòng)支座之間通過對(duì)應(yīng)的夾持裝置夾持一根錨桿，所述錨桿中間安裝有錨桿應(yīng)力計(jì)、兩個(gè)應(yīng)變計(jì)和兩個(gè)千斤頂，兩個(gè)千斤頂分別位于錨桿應(yīng)力計(jì)的兩側(cè)，兩個(gè)應(yīng)變計(jì)分別位于錨桿應(yīng)力計(jì)的兩側(cè)，所述錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集器連接。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一組相對(duì)邊設(shè)置有兩個(gè)穿過滾動(dòng)支座的大號(hào)固定螺絲，所述大號(hào)固定螺絲相對(duì)壓緊轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一組相對(duì)邊，將其固定。

所述夾持裝置的中間設(shè)置有預(yù)留給錨桿穿過的通道，所述通道兩側(cè)均至少設(shè)置有兩個(gè)小號(hào)固定螺絲，所述小號(hào)固定螺絲相對(duì)壓緊在錨桿的水平相對(duì)邊，將其固定。

所述大號(hào)固定螺絲和小號(hào)固定螺絲的螺桿末端均打磨成朝向螺桿半圓形凹陷的半圓槽，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸或者錨桿貼緊固定在對(duì)應(yīng)的半圓槽中。

所述滾動(dòng)支座的底部設(shè)置有置于支座軌道中的滾動(dòng)輪，所述滾動(dòng)支座的側(cè)部設(shè)置有支座滾輪，每個(gè)支座滾輪配有兩個(gè)滾輪擋片。

兩個(gè)所述支座軌道的邊緣均設(shè)置有軌道刻度線。

測(cè)試在不同工況下的錨桿應(yīng)力計(jì)的試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

（1）安裝試驗(yàn)裝置：取兩個(gè)滾動(dòng)支座分別放置在兩個(gè)支座軌道中，轉(zhuǎn)動(dòng)滾動(dòng)支座上部的夾持裝置，使兩個(gè)滾動(dòng)支座的夾持裝置中間預(yù)留的通道位于同一條直線上，調(diào)整好之后，擰緊大號(hào)固定螺絲，完成轉(zhuǎn)動(dòng)軸及夾持裝置固定；

（2）安裝錨桿：按照試驗(yàn)需要，沿支座軌道移動(dòng)兩個(gè)滾動(dòng)支座，根據(jù)軌道刻度線，準(zhǔn)確移動(dòng)滾動(dòng)支座，將錨桿的兩端分別放于滾動(dòng)支座的夾持裝置的預(yù)留的通道中，然后擰緊夾持裝置的小號(hào)固定螺絲，完成上部錨桿的固定；

（3）固定滾動(dòng)支座：每個(gè)支座滾輪下面均放置兩個(gè)滾輪擋片，滾輪擋片擋住支座滾輪不動(dòng)，滾動(dòng)支座被固定??；

（4）安裝數(shù)據(jù)采集器：在錨桿的中架安裝錨桿應(yīng)力計(jì)，在錨桿應(yīng)力計(jì)兩側(cè)的錨桿上均設(shè)置應(yīng)變計(jì)和千斤頂，所述錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)均通過數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集器，

（5）對(duì)錨桿進(jìn)行試驗(yàn)：

（a）對(duì)在滾動(dòng)支座處的錨桿施加拉/壓力，記錄錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的數(shù)值變化情況以及拉/壓力的變化趨勢(shì)；

（b）在第（a）種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，不施加拉/壓力，在錨桿應(yīng)力計(jì)的中間位置只施加垂直于錨桿并平行于水平臺(tái)的水平作用力，這種水平作用力是模擬重力作用，進(jìn)行分級(jí)加載，觀測(cè)在模擬重力作用下，錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的變化情況；

（c）在（a）、（b）兩種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，固定錨桿位于水平位置,與試驗(yàn)平臺(tái)平行，同時(shí)施加拉力與模擬重力，預(yù)先設(shè)定一個(gè)拉力，然后再在中間部位分級(jí)施加模擬重力；或者預(yù)先施加固定的模擬重力，然后再分級(jí)施加壓力作用；

（d）變換不同角度進(jìn)行加載：實(shí)施時(shí)，移動(dòng)兩個(gè)滾動(dòng)支座，使錨桿與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)形成不同的夾角，以此來模擬安裝錨桿時(shí)所形成的的不同角度，具體實(shí)施方式如下：

移動(dòng)滾動(dòng)支座，根據(jù)軌道刻度線，調(diào)整兩個(gè)滾動(dòng)支座的位置，實(shí)現(xiàn)不同的安裝角度，調(diào)整好位置之后，固定滾動(dòng)支座與錨桿，單獨(dú)施加模擬重力或者單獨(dú)在支座兩端施加拉/壓力或者重力和拉/壓力任意組合，觀測(cè)錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的變化情況；

（e）在錨桿應(yīng)力計(jì)位置利用千斤頂裝置同時(shí)施加兩個(gè)相對(duì)方向的壓應(yīng)力，兩個(gè)千斤頂施加壓應(yīng)力時(shí)其位置要錯(cuò)開，不在同一直線上，但是兩個(gè)壓應(yīng)力應(yīng)保持平行，此時(shí)可模擬剪切試驗(yàn)；

（f）在錨桿應(yīng)力計(jì)位置同時(shí)施加兩個(gè)相對(duì)方向的壓應(yīng)力，壓應(yīng)力保持在同一條直線上，對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)實(shí)施擠壓作用，此時(shí)，可模擬重力作用下巖土體對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)的擠壓作用；

（g）在支座兩端施加拉應(yīng)力，記錄錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的變化規(guī)律；

（h）為研究引出電纜的不同位置的變化對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值變化的影響，根據(jù)錨桿應(yīng)力計(jì)的引出電纜的位置作為初始標(biāo)記點(diǎn)，每次旋轉(zhuǎn)45°，對(duì)錨桿施加所述實(shí)施方式的（a）—（h）的應(yīng)力實(shí)施方式，觀測(cè)并記錄數(shù)據(jù)，研究不同的埋設(shè)角度對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)的影響。

（6）數(shù)據(jù)處理：試驗(yàn)工作完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)采集器采集到的錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的讀數(shù)換算成監(jiān)測(cè)物理量，得出載荷、應(yīng)力、安裝角度等因變量之間的關(guān)系。

本發(fā)明的有益效果是：

1.通過兩個(gè)滾動(dòng)支座的不同變換，可以模擬錨桿安裝時(shí)的不同安裝角度，通過這種調(diào)整可以比較真實(shí)的模擬現(xiàn)場(chǎng)錨桿安裝的不同角度，從而便于施加荷載，所受到的荷載情況更加能符合實(shí)際情況。

2.在滾動(dòng)支座處，設(shè)定了夾持裝置，可將錨桿固定成不同的埋設(shè)角度，以此來模擬不同引出電纜位置的不同對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值的影響。

3.由于使用了兩個(gè)千斤頂，可以對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)施加擠壓或者剪切應(yīng)力，這樣就可以比較真實(shí)地模擬錨桿應(yīng)力計(jì)在巖體中所受到的擠壓或剪切應(yīng)力的作用，通過該裝置可以觀測(cè)其在擠壓或剪應(yīng)力作用下的應(yīng)力計(jì)數(shù)值的變化情況。

4.將應(yīng)變計(jì)直接安置在錨桿上，其響應(yīng)系數(shù)比較好，便于信號(hào)的采集與處理。

5.本發(fā)明模擬錨桿同時(shí)在重力作用，拉（壓）力作用，以及剪切應(yīng)力作用下的應(yīng)力變化情況，更能對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)的應(yīng)力変化規(guī)律有更全面的演示與掌握，便于發(fā)現(xiàn)錨桿應(yīng)力計(jì)的變化規(guī)律，對(duì)研究邊坡支護(hù)的安全運(yùn)行有著重要的指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2是滾動(dòng)支座的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3是錨桿應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)及千斤頂布置示意圖，

圖4是大號(hào)固定螺絲結(jié)構(gòu)示意圖，

圖5是滾輪擋片結(jié)構(gòu)示意圖，

附圖標(biāo)記列表：1—試驗(yàn)平臺(tái)，2—支座軌道，3—錨桿，4—錨桿應(yīng)力計(jì)，5—應(yīng)變計(jì)，6—千斤頂，7—夾持裝置，8—數(shù)據(jù)采集器，9—滾動(dòng)支座，10—大號(hào)固定螺絲，11—支座滾輪，12—小號(hào)固定螺絲，13—轉(zhuǎn)動(dòng)軸，14—轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，15—軌道刻度線，16—滾輪擋片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是滾動(dòng)支座的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合附圖可見，本測(cè)試在不同工況下的錨桿應(yīng)力計(jì)的試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)平臺(tái)1，所述試驗(yàn)平臺(tái)1上表面開設(shè)有兩個(gè)相互垂直的支座軌道2，兩個(gè)所述支座軌道2的邊緣均設(shè)置有軌道刻度線15。兩個(gè)所述支座軌道2依次靠近試驗(yàn)平臺(tái)1的一組相鄰邊的邊緣，每個(gè)所述支座軌道2中均設(shè)置有滾動(dòng)支座9，所述滾動(dòng)支座9能夠在所述支座軌道2中滾動(dòng)變化位置，所述滾動(dòng)支座9的上部中心設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的下端設(shè)置有與滾動(dòng)支座9固定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承14，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的頂部設(shè)置有夾持裝置7，兩個(gè)所述滾動(dòng)支座9之間通過對(duì)應(yīng)的夾持裝置7夾持一根錨桿3，圖3是錨桿應(yīng)力計(jì)4、應(yīng)變計(jì)5及千斤頂6布置示意圖，結(jié)合附圖可見，所述錨桿3中間安裝有錨桿應(yīng)力計(jì)4、兩個(gè)應(yīng)變計(jì)5和兩個(gè)千斤頂6，兩個(gè)千斤頂6分別位于錨桿應(yīng)力計(jì)4的兩側(cè)，兩個(gè)應(yīng)變計(jì)5分別位于錨桿應(yīng)力計(jì)4的兩側(cè)，所述錨桿應(yīng)力計(jì)4和應(yīng)變計(jì)5通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集器8連接。兩個(gè)滾動(dòng)支座9分別在對(duì)應(yīng)支座軌道2中移動(dòng)，能夠模擬不同的錨桿3角度。軌道刻度線15方便定位滾動(dòng)支座9的位置。錨桿3變化角度后，轉(zhuǎn)動(dòng)軸13會(huì)相應(yīng)發(fā)生角度變化，以適應(yīng)夾持裝置7兩點(diǎn)定位夾持住錨桿3。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的一組相對(duì)邊設(shè)置有兩個(gè)穿過滾動(dòng)支座9的大號(hào)固定螺絲10，所述大號(hào)固定螺絲10相對(duì)壓緊轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的一組相對(duì)邊，將其固定。錨桿3定位后，通過大號(hào)固定螺絲10將轉(zhuǎn)動(dòng)軸13夾緊固定，轉(zhuǎn)動(dòng)軸13不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述夾持裝置7的中間設(shè)置有預(yù)留給錨桿3穿過的通道，所述通道兩側(cè)均至少設(shè)置有兩個(gè)小號(hào)固定螺絲12，所述小號(hào)固定螺絲12相對(duì)壓緊在錨桿3的水平相對(duì)邊，將其固定。錨桿3置于通道中，小號(hào)固定螺絲12從錨桿3兩側(cè)將錨桿3夾緊固定。

圖4是大號(hào)固定螺絲10結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合附圖可見，所述大號(hào)固定螺絲10和小號(hào)固定螺絲12的螺桿末端均打磨成朝向螺桿半圓形凹陷的半圓槽，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸13或者錨桿3貼緊固定在對(duì)應(yīng)的半圓槽中。半圓槽增大大號(hào)固定螺絲10與轉(zhuǎn)動(dòng)軸13夾緊時(shí)的抱緊面積，以及小號(hào)固定螺絲12與錨桿3夾緊是的抱緊面積，提高固定的穩(wěn)定性。

所述滾動(dòng)支座9的底部設(shè)置有置于支座軌道2中的滾動(dòng)輪，所述滾動(dòng)支座9的側(cè)部設(shè)置有支座滾輪11，每個(gè)支座滾輪11配有兩個(gè)滾輪擋片16，圖5是滾輪擋片16結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合附圖可見，滾輪擋片16能夠阻擋主支座滾輪11，避免滾動(dòng)支座9移動(dòng)位置。

測(cè)試在不同工況下的錨桿應(yīng)力計(jì)的試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

（1）安裝試驗(yàn)裝置：取兩個(gè)滾動(dòng)支座分別放置在兩個(gè)支座軌道中，轉(zhuǎn)動(dòng)滾動(dòng)支座上部的夾持裝置，使兩個(gè)滾動(dòng)支座的夾持裝置中間預(yù)留的通道位于同一條直線上，調(diào)整好之后，擰緊大號(hào)固定螺絲，完成轉(zhuǎn)動(dòng)軸及夾持裝置固定；

（2）安裝錨桿：按照試驗(yàn)需要，沿支座軌道移動(dòng)兩個(gè)滾動(dòng)支座，根據(jù)軌道刻度線，準(zhǔn)確移動(dòng)滾動(dòng)支座，將錨桿的兩端分別放于滾動(dòng)支座的夾持裝置的預(yù)留的通道中，然后擰緊夾持裝置的小號(hào)固定螺絲，完成上部錨桿的固定；

（3）固定滾動(dòng)支座：每個(gè)支座滾輪下面均放置兩個(gè)滾輪擋片，滾輪擋片擋住支座滾輪不動(dòng)，滾動(dòng)支座被固定?。?/p>

（4）安裝數(shù)據(jù)采集器：在錨桿的中架安裝錨桿應(yīng)力計(jì)，在錨桿應(yīng)力計(jì)兩側(cè)的錨桿上均設(shè)置應(yīng)變計(jì)和千斤頂，所述錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)均通過數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集器，

（5）對(duì)錨桿進(jìn)行試驗(yàn)：

（a）對(duì)在滾動(dòng)支座處的錨桿施加拉/壓力，記錄錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的數(shù)值變化情況以及拉/壓力的變化趨勢(shì)；

（b）在第（a）種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，不施加拉/壓力，在錨桿應(yīng)力計(jì)的中間位置只施加垂直于錨桿并平行于水平臺(tái)的水平作用力，這種水平作用力是模擬重力作用，進(jìn)行分級(jí)加載，觀測(cè)在模擬重力作用下，錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的變化情況；

（c）在（a）、（b）兩種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，固定錨桿位于水平位置,與試驗(yàn)平臺(tái)平行，同時(shí)施加拉力與模擬重力，預(yù)先設(shè)定一個(gè)拉力，然后再在中間部位分級(jí)施加模擬重力；或者預(yù)先施加固定的模擬重力，然后再分級(jí)施加壓力作用；

（d）變換不同角度進(jìn)行加載：實(shí)施時(shí)，移動(dòng)兩個(gè)滾動(dòng)支座，使錨桿與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)形成不同的夾角，以此來模擬安裝錨桿時(shí)所形成的的不同角度，具體實(shí)施方式如下：

移動(dòng)滾動(dòng)支座，根據(jù)軌道刻度線，調(diào)整兩個(gè)滾動(dòng)支座的位置，實(shí)現(xiàn)不同的安裝角度，調(diào)整好位置之后，固定滾動(dòng)支座與錨桿，單獨(dú)施加模擬重力或者單獨(dú)在支座兩端施加拉/壓力或者重力和拉/壓力任意組合，觀測(cè)錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的變化情況；

（e）在錨桿應(yīng)力計(jì)位置利用千斤頂裝置同時(shí)施加兩個(gè)相對(duì)方向的壓應(yīng)力，兩個(gè)千斤頂施加壓應(yīng)力時(shí)其位置要錯(cuò)開，不在同一直線上，但是兩個(gè)壓應(yīng)力應(yīng)保持平行，此時(shí)可模擬剪切試驗(yàn)；

（f）在錨桿應(yīng)力計(jì)位置同時(shí)施加兩個(gè)相對(duì)方向的壓應(yīng)力，壓應(yīng)力保持在同一條直線上，對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)實(shí)施擠壓作用，此時(shí)，可模擬重力作用下巖土體對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)的擠壓作用；

（g）在支座兩端施加拉應(yīng)力，記錄錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的變化規(guī)律；

（h）為研究引出電纜的不同位置的變化對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值變化的影響，根據(jù)錨桿應(yīng)力計(jì)的引出電纜的位置作為初始標(biāo)記點(diǎn)，每次旋轉(zhuǎn)45°，對(duì)錨桿施加所述實(shí)施方式的（a）—（h）的應(yīng)力實(shí)施方式，觀測(cè)并記錄數(shù)據(jù)，研究不同的埋設(shè)角度對(duì)錨桿應(yīng)力計(jì)的影響。

（6）數(shù)據(jù)處理：試驗(yàn)工作完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)采集器采集到的錨桿應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)的讀數(shù)換算成監(jiān)測(cè)物理量，得出載荷、應(yīng)力、安裝角度等因變量之間的關(guān)系。

本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。