[發明專利]一種全長粘結鋼筋錨桿桿體表面剪應力測試方法

在審

• 申請號: 201710949606.3
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107860496A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 張明義;白曉宇;趙天楊;匡政;楊蘇春;王永洪;牟洋洋;苗德滋
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 黃曉敏,于正河

技術領域：

本發明屬于剪應力測試技術領域，涉及一種全長粘結鋼筋錨桿桿體表面剪應力測試方法，能更準確、便捷的得到全長粘結鋼筋錨桿桿體表面剪應力，為錨桿設計參數的合理選擇和相關規范的修訂提供依據。

背景技術：

目前，在土木工程施工過程中，由于地理位置的限制，在某些地方開挖基坑的時候，會遇到基坑面積過大、開挖深度過深、地質條件復雜、基坑外面作業面狹小等情況，為保證這種狀況下的基坑支護能夠滿足強度和荷載要求，在基坑支護結構中，錨桿對基坑和邊坡的加固作用十分明顯。分析與研究錨桿的應力狀態與分布規律是了解錨桿承載能力及工作特點的前提，而在錨桿應力分析中，對于錨桿桿體與灌漿體間的粘結剪應力分析是最為重要的環節，合理確定錨桿桿體與灌漿體間的剪應力，對錨桿加固作用的可靠性評價、錨桿設計參數的合理選擇，特別是對錨桿有效長度的選擇，均具有重大的工程意義和經濟意義。現有的錨桿桿體應力測試方法主要包括電測和光纖測試，電測技術是將電阻應變片直接粘貼在錨桿桿體表面，應變片容易脫落，導致測試過程數據缺失，因此用普通電測方法不夠合理，不能對鋼筋錨桿工作性狀進行全面監測；而光纖測試也包括分布式(布里淵法，BOTDA)和準分布式(布拉格光柵法，Bragg Grating)兩種方法，分布式(布里淵法)是用一根光纖進行連續測試，適合長距離測量，布里淵法名義上可以連續測試，但空間分辨率低，測點定位精確最多只能到20cm，不適合對全長粘結錨桿這樣的短構件進行測試，尤其是接近孔口處的應力集中變化區不能準確定位。準分布式(布拉格光柵法)用光纖連接一串光柵傳感器直接粘貼在錨桿表面對錨桿進行測試，由于鋼筋表面存在凸起的螺紋，雖然經過打磨也會常常出現光柵傳感器粘貼不牢的現象。目前，鋼筋錨桿雖采用光纖測試，但大多采用分布式(布里淵法)的測試手段。因此，尋求一種全長粘結鋼筋錨桿桿體表面剪應力測試方法，對于準確確定錨桿極限抗拔力和完善錨桿設計的相關規范規程有重要意義。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種全長粘結鋼筋錨桿桿體表面剪應力測試方法，當光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時，光柵傳感器伸長或壓縮使光柵周期或纖芯折射率發生變化，最終導致光纖光柵傳感器波長漂移，求得鋼筋錨桿桿體表面的剪應力。

為了實現上述目的，本發明采用全長粘結鋼筋錨桿桿體表面剪應力測試裝置實現，其具體過程為：

(1)、根據錨桿桿體的剪應力測試斷面確定低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器位置，將低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器刻入到光纖上形成光纖光柵傳感器串，通常錨桿孔的頂部附近的傳感器較密集，每個低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器兩端的微型夾持塊分別焊接在錨桿桿體上，使低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器與錨桿桿體成為一整體，確保受力后二者同步變形，錨桿桿體端頭部位的光纖和低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器之間的光纖均采用鎧裝光纜進行保護；

(2)、將光纖與光纖光柵數據采集儀接通后檢驗低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器的成活率，一般情況成活率不低于90％，如果成活率太低，需要重新布設低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器；

(3)、根據設計要求在被測巖土地基進行鉆孔形成錨桿孔，錨桿孔與地面相垂直；并將帶有低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器的錨桿桿體放入錨桿孔內直至錨桿桿體底端到達錨桿孔底部，安裝過程中要確保錨桿桿體位于錨桿孔中央；

(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，待注漿液到達注漿孔頂端時將注漿管拔出并關閉注漿泵，完成注漿過程；在注漿過程中，邊灌漿液邊提注漿管，保證注漿管管頭插入漿液液面下50～80cm，嚴禁將導管拔出漿液面，以免錨桿斷裂；

(5)、施做混凝土墊層，在混凝土墊層和灌漿體養護28天后，將鋼墊板以錨桿桿體為中心對稱放置于混凝土墊層表面，在鋼墊板上分別放置兩個工字型支墩，使錨桿桿體位于兩個工字型支墩的中心，保證錨桿軸心受拉；再將穿心反力梁穿過錨桿桿體安放在工字型支墩，確保穿心反力梁的形心與錨桿桿體重合；

(6)、在穿心反力梁上依次安裝第二穿心鋼墊板、油壓式穿心千斤頂、第一穿心鋼墊板、荷重傳感器和錨具，錨具與錨桿桿體焊接，保證各部件形心與錨桿同軸，確保加載過程中錨桿軸心受拉；

(7)、在混凝土墊層頂面與錨桿桿體交界面處，將兩個角鐵對稱焊接在錨桿桿體的側面，再在兩個角鐵上分別安裝光纖光柵位移傳感器；然后將鎧裝光纜保護的光纖接入到光纖光柵數據采集儀，檢查測試裝置連接是否完好，并再次檢查低溫敏型微型光纖光柵應變傳感器的成活率；