[發明專利]一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統及其測試方法

有效

• 申請號: 202110086709.8
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112903450B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 韓軍;曹晨;崔露郁;張明;馬雙文
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/04;G01N3/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

1.一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于，包括支撐框架，所述支撐框架底端通過螺栓與支座一端連接，支座另一端通過腳板和膨脹螺栓固定于地面上，所述支撐框架的橫梁上依次安裝有拉伸組件模塊、可拆卸旋進組件模塊及試樣外套固定模塊，所述支撐框架的橫梁上滑動安裝有多個安全罩，支撐框架的橫梁上通過位于上下兩側的混凝土試樣固定框固定安裝有混凝土試樣，混凝土試樣通過混凝土模板盒制作而成；

所述拉伸組件模塊包括拉伸油缸和拉線位移編碼器，拉伸油缸的缸體部分通過螺栓及端板定位銷與支撐框架一端的端板連接，拉伸油缸通過油缸支撐座支撐，且油缸支撐座通過腳板和膨脹螺栓固定于地面上，拉伸油缸的活塞桿穿過支撐框架的端板且末端通過墊片與拉壓雙向輪輻傳感器一端連接，拉壓雙向輪輻傳感器另一端通過六角圓柱螺釘固定在推拉板的端面上，推拉板上表面四角處設置有輪架，輪上通過軸承安裝有導輪，推拉板通過導輪與支撐框架的橫梁滑動連接，推拉板上表面設置有液壓夾具和位移桿，液壓夾具安裝于推拉板的等腰梯形缺口中，可沿著推拉板梯形缺口的腰線方向滑動，液壓夾具的夾口可拆卸，可根據實驗更換不同尺寸夾口，位移桿較液壓夾具靠近拉伸油缸設置，所述拉線位移編碼器安裝于支撐框架端板的內側面，且通過拉線與位移桿連接，拉線位移編碼器所在支撐框架端板與拉伸油缸所在支撐框架端板為同一端板，所述拉伸油缸和液壓夾具的進出油口均通過管路與液壓系統連接；

所述可拆卸旋進組件模塊包括鉆機安裝座，所述鉆機安裝座通過螺栓固定安裝于推拉板遠離拉伸油缸一側的端板上，鉆機安裝座上通過螺栓及螺母固定安裝有鉆機，鉆機的夾頭用于夾持固定錨桿；

所述試樣外套固定模塊包括尾板、漏膠套及壓扭傳感器，所述尾板四角處通過螺栓連接有輪架，輪架上通過軸承安裝有導輪，尾板通過導輪與支撐框架橫梁滑動連接，尾板上表面對稱安裝有兩個吊環螺銷，用以固定尾板，壓扭傳感器通過其一端設置的法蘭與尾板一端螺栓連接，壓扭傳感器另一端與漏膠套一端通過法蘭及螺栓連接，漏膠套另一端與拉拔側板通過法蘭及螺栓連接。

2.根據權利要求1所述的一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：所述液壓夾具包括微型油缸、圓形推拉盤及三角滑塊，兩個所述三角滑塊沿軸線方向對稱布置，兩塊三角滑塊的燕尾形缺口處均安裝有燕尾形鉗口，所述微型油缸嵌入安裝于推拉板上，微型油缸的活塞桿末端設置有圓形推拉盤，圓形推拉盤嵌在三角滑塊尾部的豁口處，工作時微型油缸中液壓油推動活塞桿沿軸向移動，活塞桿上的圓形推拉盤推拉三角滑塊實現燕尾形鉗口的閉合與敞開。

3.根據權利要求1所述的一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：所述鉆機安裝座由L形鋼板和寬條狀擋板組成，鉆機安裝座通過L形鋼板的豎向板與推拉板的端板連接，L形鋼板的水平板兩側沿長度方向設置有寬條狀擋板。

4.根據權利要求1所述的一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：所述安全罩包括網狀罩體、框架、輪架及運行輪，所述輪架上安裝有運行輪，輪架頂部設置有框架，框架內側安裝有網狀罩體。

5.根據權利要求1所述的一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：所述混凝土模板盒為帶有腔體的長方體盒子，通過六塊鋼板和螺釘螺母連接而成，且在長方體盒子的內腔設置有分隔板，沿長方體盒子的長度方向幾何中心處安裝有鋼管，鋼管兩端通過圓片及螺栓固定在長方體盒子上；沿軸向兩側鋼板分別安裝圓片和螺絲螺母用以固定鋼管，澆筑帶有套筒的混凝土試件；沿軸向兩側鋼板分別安裝圓片和螺絲螺母用以固定錨桿，澆筑帶有錨桿的混凝土試件；不設置圓片時，制作完整的混凝土試件。

6.根據權利要求1所述的一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：所述混凝土試樣固定框有水平長板、豎向板、水平短板及筋板組成，所述水平長板兩端設置有豎向板，豎向板底部一體成型有水平短板，水平短板與豎向板之間設置有筋板，且在水平短板上開設有螺栓孔。

7.根據權利要求1所述的一種模塊化的錨桿錨索力學性能測試系統的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，首先，用膨脹螺栓將油缸支撐座、支座固定在地面，使得測試系統能夠穩定的放置在地面上；將測試系統上所有連接線連接好，膠管連接好，打開液壓系統的油源總電源，按下啟動按鈕 ，并打開計算機，設置好參數；

步驟2，將可拆卸旋進模塊中鉆機安裝座通過螺絲螺母固定在拉伸組件模塊的推拉板上，打開鉆機夾頭，將錨桿伸入夾頭的夾口內，通過力矩扳手擰緊，且保證錨桿軸線與夾頭軸線重合；

步驟3，通過導輪將尾板滑動到合適的位置，并將尾板用吊環螺銷固定在支撐框架的橫梁上，并預留出空間用來放混凝土試樣，將下側混凝土試樣固定框先固定好，將混凝土試樣放置在已固定好的下側混凝土試樣固定框上，再固定好上側混凝土試樣固定框；拔出固定尾板的吊環螺銷，將尾板、壓扭傳感器、漏膠套、拉拔側板通過螺絲螺母自左向右依次連接固定，推動尾板向右滑動，直至拉拔側板與混凝土試樣左端面緊貼，此時混凝土試樣位于試樣外套固定模塊的右側，再插入吊環螺銷固定尾板；

步驟4，啟動拉伸油缸與鉆機，通過拉伸油缸的活塞桿伸展對推拉板施加水平向左的推力，進而推動鉆機向左推進，至錨桿端部與混凝土試樣貼合，拉伸油缸停止推動，推拉安全罩至旋進部分的上方，防止混凝土塊飛濺，啟動鉆機，調整轉速，啟動液壓系統，拉伸油缸工作，實現錨桿旋進，旋進至實驗設計的鉆孔長度后，旋進結束；

步驟5，卸載拉伸油缸，關閉鉆機，推拉板與鉆機快速復位，在混凝土試樣的鉆孔中塞入錨固劑，再次啟動液壓系統及鉆機，錨桿勻速旋進，同時攪動鉆孔內的錨固劑，至錨桿推進至鉆孔孔底后停止旋進，關停鉆機，保存數據；用扳手松開鉆機夾頭，使鉆機夾頭與錨桿分開，拉伸油缸快速卸載；

步驟6，松開上側混凝土試樣固定框，吊起混凝土試樣，將試樣外套固定模塊滑至混凝土試樣右側，將混凝土試樣放下，重新固定上側混凝土試樣固定框，推動尾板向左滑動，直至拉拔側板與混凝土試樣右端面緊貼，此時混凝土試樣位于試樣外套固定模塊的左側，并用吊環螺銷將尾板固定在框架平臺橫梁上；

步驟7，待錨固劑凝固后，拆卸掉可拆卸旋進組件模塊；啟動液壓系統，拉伸油缸的活塞桿伸展推動推拉板向左移動，至錨桿端部伸入液壓夾具的燕尾形鉗口，用液壓夾具夾緊錨桿，拉伸油缸暫停工作；

步驟8，通過計算機將待測參數調整為零，拉伸油缸繼續工作，拉伸油缸的活塞桿收縮帶動錨桿向右移動，至錨桿從混凝土試樣中完全拔出，實驗結束；并用計算機記錄拉拔實驗過程中采集的實時數據；

步驟9，將實驗過程中記錄的數據保存，并分析拉伸作用下錨桿的力學性能。