[發明專利]基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法

在審

• 申請號: 201710976452.7
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107702637A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 王少泉;東龍賓;劉召勝;周育;何祥
• 申請（專利權）人: 中冶北方（大連）工程技術有限公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司21223
• 代理人: 孔金滿

技術領域

本發明涉及錨桿應變測試領域，特別是一種基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法，適用于室內試驗。

背景技術

全長粘結錨桿作為地下工程圍巖加固的重要支護形式之一，近些年來得到了越來越廣泛的應用。但由于受錨桿桿體與膠結劑間復雜剪切作用的影響，全長粘結錨桿桿體的拉應變一直難以準確測量，導致桿體拉應變的演化規律難以分析，也致使許多工程的錨固設計仍停留在經驗上，或者采用應力沿桿體均勻分布假定進行設計（這與實際情況不符）。室內試驗是研究錨桿應變的常用方法之一。目前國內外在室內試驗中采用的錨桿應變測試方法主要為電阻應變測試法和光纖光柵測試法。

電阻應變測試法和光纖光柵測試法是指在錨桿安裝前，在桿體外部軸向方向布設電阻式應變片或光柵光纖及其傳感器，錨桿在受力后產生一定的變形，根據變形可以測量桿體的應變。但是這兩種方法中所使用的應變片、光柵光纖及傳感器均粘貼在錨桿外部，與粘結劑直接或間接接觸，相互之間會產生一定的剪應力，影響測試數據的準確性，并且當粘結劑的塑性較強、強度較大時，所測得的數據會容易失真。另外，光柵光纖極易損壞，對周圍環境要求較高，且整個測試系統成本較高。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種操作簡單、可靠性高的基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法，消除粘結劑對測試數據準確性的影響，從根本上解決現有室內試驗中全長粘結錨桿桿體應變測試方法存在的測試數據偏差大、測試成本高的問題。

本發明的技術方案是：

一種基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1）、利用3D打印技術制備全長粘結錨桿，所述全長粘結錨桿為空心錨桿，其由分別利用3D打印機打印的兩個錨桿瓣體組成，兩個錨桿瓣體合并為一體時在錨桿中心形成軸向空腔且所述軸向空腔一端為封閉端、另一端為敞口端；

步驟2）、將電阻式應變片沿錨桿軸向粘貼于其中一個錨桿瓣體的內壁上，所述電阻式應變片一端連接信號傳輸線纜，而后將兩個錨桿瓣體粘接為完整錨桿，使電阻式應變片及信號傳輸線纜布置于軸向空腔中；

步驟3）、將完整錨桿的封閉端插入試件的鉆孔中，并用粘結劑將錨桿與試件固定為一體；

步驟4）、將信號傳輸線纜由錨桿的軸向空腔的敞口端引出并與靜態應變儀連接，所述靜態應變儀另與計算機連接，當測試過程中錨桿發生變形時，電阻式應變片產生的應變參數通過信號傳輸線纜被靜態應變儀采集，采集后的數據被計算機進行記錄及計算分析，最終得出錨桿桿體應變情況。

上述的基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法，所述空心錨桿的橫截面形狀為外圓內方。

上述的基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法，所述電阻式應變片的數量為一個或多個。

本發明的有益效果是：

1、本發明與現有的測試技術相比，將電阻式應變片布置于錨桿內部，當錨桿發生變形時，電阻式應變片產生的應變參數通過信號傳輸線纜被靜態應變儀采集，并被計算機記錄并分析，最終得出桿體應變情況。避免了應變片被外部粘結劑損壞，排除了粘結劑對測試數據的干擾，提高了測試數據的準確性；

2、3D打印技術具有快速、自動、直接和比較精確地將計算機中設計的三維模型轉化為實物產品等優點，可以滿足室內試驗中對復雜形狀錨桿的制作需求；

3、目前可供3D打印技術選擇的打印材料有多種，可以打印出多種相似比下的特定錨桿，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發明所述的基于3D打印技術制備的全長粘結錨桿的橫截面結構示意圖；

圖2為本發明的測試原理圖。

圖中：1.全長粘結錨桿、1-1.錨桿瓣體Ⅰ、1-2.錨桿瓣體Ⅱ、2.軸向空腔、3.粘結劑、4.信號傳輸線纜、5.電阻式應變片、6.靜態應變儀、7.計算機、8.試件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1和圖2所示，該基于3D打印技術的全長粘結錨桿桿體應變測試方法，包括如下步驟：

1）、利用3D打印技術制備全長粘結錨桿，所述全長粘結錨桿1為空心錨桿，其由分別利用3D打印機打印的錨桿瓣體Ⅰ1-1和錨桿瓣體Ⅱ1-2組成，錨桿瓣體Ⅰ1-1和錨桿瓣體Ⅱ1-2合并為一體時在錨桿中心形成軸向空腔2且所述軸向空腔2一端為封閉端、另一端為敞口端，本實施例中，所述空心錨桿的橫截面形狀為外圓內方，錨桿瓣體Ⅰ1-1和錨桿瓣體Ⅱ1-2結構尺寸相同。