[發明專利]一種用于隧道監控量測中的收斂計恒力矩加載裝置及方法

有效

• 申請號: 201310597358.2
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103616009A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 林鵬;許振浩;李利平;郭明;孫超群;蔡健健
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李鵬

技術領域

本發明涉及一種用于隧道監控量測中的收斂計恒力矩加載裝置及方法。

技術背景

監控量測技術是現代隧道施工的重要組成部分，是信息化設計與指導施工的重要內容。由于隧道工程的受力特點及其復雜性，通過施工現場監控量測所得到的圍巖動態信息，為判斷圍巖穩定性，支護、襯砌可靠性，二次襯砌合理施做時間，以及修改施工方法、調整圍巖類別、變更支護設計參數、調整預留變形量等修正設計提供原始依據。隧道周邊收斂和拱頂下沉值是隧道開挖時圍巖動態、圍巖條件、支護效果的綜合體現，其量測結果可用于判斷周邊圍巖的穩定性、初期支護是否妥當及襯砌、仰拱的灌注時間等，是監控量測的重點。

用于隧道周邊收斂測量的儀器主要是收斂計，在用收斂計進行兩次不同的收斂測量時，必須保證收斂計的張緊狀態相同，這樣才能保證監測數據的準確性。目前，國內外大多數的收斂計都是利用讀張拉刻度線確定張緊狀態，但是由于不同測量人在讀刻度線時視角和觀念不同以及刻度線寬度影響等，會使測量數據產生較大的誤差，且讀刻度線操作極不方便。

發明內容

本發明的目的在于設計一種用于隧道監控量測中的收斂計恒力矩加載裝置及方法，有效減少測量誤差，保證測量精度，提高監控量測效率。

為實現上述目的，本設計采用如下技術方案：

一種用于隧道監控量測中的收斂計恒力矩加載裝置，包括加載彈簧管，套于張力螺栓外側，用于將外部施加的扭轉力傳遞給張力螺母；

所述加載彈簧管內側固定設有彈簧片，用于對載力齒傳遞扭轉力，并在超過其彈性模量時與載力齒分離；

張力螺栓，包括相互配合張力螺母和張力螺桿，用于收斂測量張力加載；

所述張力螺母外側固定有載力齒，用于接收彈簧片傳遞的扭轉力。

加載彈簧管套在張力螺栓外側并在兩端卡住但可以自由扭轉，管內側壁設有高精密彈簧片與張力螺母外設載力齒嚙合。

所述加載彈簧管為不銹鋼材料，管內側壁帶有恒定彈性模量高精密彈簧片，加載時彈簧片發生彈性變形，當達到設定的恒定力矩時，彈簧片變形量達到最大值，加載彈簧管不再加力；反向扭轉時彈簧片變形量的最大值遠大于加載時彈簧片變形量的最大值。

所述張力螺栓為不銹鋼材料，螺紋質量高，包括張力螺母和張力螺桿，張力螺母外設載力齒，管內為高質量螺紋。

本發明還提供了一種用于隧道監控量測中的收斂計恒力矩加載方法，包括以下幾步：

1）進行收斂測量張力加載時，向張緊收斂尺方向扭轉加載彈簧管，彈簧片與載力齒嚙合從而帶動張力螺母向張緊收斂尺方向旋轉，此時彈簧片產生彈性變形。

2）隨著向張緊收斂尺方向扭轉力矩增大，彈簧片彈性變形量越來越大，但未達到最大變形量之前一直與載力齒嚙合，所以一直帶動張力螺母旋轉。

3）當扭轉力矩達到設定的最大力矩時，彈簧片彈性變形量也達到了最大值，此時與載力齒脫離，張力螺母不再旋轉，張力加載完成。

4）收斂測量結束時，反向扭轉加載彈簧管，將收斂計卸載，完成操作。

本發明的有益效果是，

1）本發明特有的恒定彈性模量高精密彈簧片，進行收斂測量張力加載時，克服了由于不同測量人在讀刻度線時視角和觀念不同以及刻度線寬度影響等造成的測量誤差。

2）本發明在進行收斂測量張力加載時，只需要單一扭轉操作，大大方便了測量工作，效率得到顯著提高。

附圖說明

圖1為本發明的分解結構示意圖。

圖2為本發明張力加載時的結構示意圖。

圖3為加載彈簧管和張力螺母截面結構示意圖。

其中，1、加載彈簧管；2、張力螺母；3、張力螺桿；4、高精密彈簧片；5、載力齒。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明做進一步說明：

如圖1-3所示，一種用于隧道監控量測中的收斂計恒力矩加載裝置，其主要包括加載彈簧管1、張力螺母2、張力螺桿3、高精密彈簧片4、載力齒5。張力螺母2與張力螺桿3共同組成張力螺栓，所述加載彈簧管1內側固定設有高精密彈簧片4，用于對載力齒5傳遞扭轉力，并在超過其彈性模量時與載力齒5分離；張力螺栓，包括相互配合張力螺母2和張力螺桿3，用于收斂測量張力加載；所述張力螺母2外側固定有載力齒5，用于接收高精密彈簧片4傳遞的扭轉力。

本實施例的工作步驟如下：

1）進行收斂測量張力加載時，向張緊收斂尺方向扭轉加載彈簧管1，高精密彈簧片4與載力齒5嚙合從而帶動張力螺母2向張緊收斂尺方向旋轉，此時高精密彈簧片4產生彈性變形。