[發(fā)明專利]一種負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大型正方形穿孔板陣列錨桿裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210415141.4
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114635419B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊永正;楊子明;陳天蛋;李振雄
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E02D5/74
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

本發(fā)明公開了一種負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大型正方形穿孔板陣列錨桿裝置，屬于邊坡工程錨桿支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，錨桿體一端依次穿過支擋結(jié)構(gòu)、臺座、錨具，另一端穿過錨具固定板并鉸接負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)，負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)一端鉸接位移抑制器，一級錨固失效時(shí)，負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)受到拉力后徐徐展開，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自由段環(huán)拉膨脹增阻效應(yīng)和環(huán)壓收縮減阻效應(yīng)并行，分兩級錨固效力；適用于土質(zhì)邊坡支護(hù)、地下工程、隧道工程等；在保持剛性錨桿應(yīng)用的基礎(chǔ)上，還兼有柔性錨桿的優(yōu)點(diǎn)，錨固力分級可靠且易于調(diào)整和補(bǔ)充，易于回收復(fù)用；抗蠕變性能強(qiáng)，錨固效力不受土體存在空隙的影響，錨桿整體強(qiáng)度高，耐磨損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大型正方形穿孔板陣列錨桿裝置，屬于邊坡工程錨桿支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超材料指的是人為設(shè)計(jì)的新奇材料,具有自然界中普通材料不具備的物理性質(zhì),其宏觀特性很大程度上取決于內(nèi)部微結(jié)構(gòu)(胞元或功能基元) 構(gòu)造而非母材本身的性質(zhì)。負(fù)泊松比材料有兩種途徑，一為通過材料科學(xué)的發(fā)展，從微觀屬性上構(gòu)造出一種新型的材料，另一種為通過其特定的宏觀幾何構(gòu)造在某一個(gè)方向上受力時(shí)呈現(xiàn)出特定的負(fù)泊松比特性。負(fù)剛度超材料是其中重要的一個(gè)類別,其在變形時(shí)力與位移變化的方向相反。負(fù)泊松比材料和結(jié)構(gòu)在抗剪切性、抗壓痕性、抗斷裂性、曲面同向性、滲透率可變性和能量吸收性能等方面具有很大優(yōu)勢。目前負(fù)泊松比材料的應(yīng)用已涉及多個(gè)領(lǐng)域。

負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)多邊形結(jié)構(gòu)是負(fù)泊松比材料的另一大類。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般由剛性多邊形通過頂點(diǎn)鉸接構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)多邊形結(jié)構(gòu)的泊松比可正可負(fù)，主要取決于多邊形的組合方式及系統(tǒng)的開放程度等。負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)多邊形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)泊松比效應(yīng)的原理是系統(tǒng)受力后剛性多邊形繞頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)展開(回縮)，使結(jié)構(gòu)整體發(fā)生膨脹(收縮)，旋轉(zhuǎn)多邊形結(jié)構(gòu)也可延伸到三維結(jié)構(gòu)。

土體錨固技術(shù)通過錨桿的加筋作用，能夠調(diào)動土體的自身強(qiáng)度，使得土體成為工程結(jié)構(gòu)的一部分，大大減少支擋結(jié)構(gòu)的體積、減輕了加固結(jié)構(gòu)的自重、節(jié)約工程材料，對于控制土體變形效果顯著。錨桿的承載力主要依靠錨固體與周圍巖土介質(zhì)的粘結(jié)摩阻強(qiáng)度提供，但部分土體粘結(jié)摩阻強(qiáng)度較低，往往很難滿足設(shè)計(jì)抗拔力的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大型正方形穿孔板陣列錨桿裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，一種負(fù)泊松比旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大型正方形穿孔板陣列錨桿裝置，包括錨桿體、支擋結(jié)構(gòu)、臺座、錨具、錨具固定板，所述錨桿體一端依次穿過支擋結(jié)構(gòu)、臺座、錨具，所述錨桿體另一端穿過錨具固定板，其特征是，所述錨桿體另一端穿過錨具固定板還鉸接設(shè)有負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)，所述負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離錨具固定板一端鉸接設(shè)有阻止負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)端部位移的位移抑制器，當(dāng)錨桿體段錨固失效時(shí)，負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)受到拉力后徐徐展開，使結(jié)構(gòu)整體發(fā)生膨脹，變成端部擴(kuò)張錨桿。

在入土階段，由于受到了土層和機(jī)械施加的壓力，不銹鋼-銅合金的錨桿體由于材料的負(fù)泊松比特性，在受到壓力時(shí)徑向收縮，產(chǎn)生負(fù)泊松比受壓緊縮效應(yīng)。

開始工作時(shí)，失穩(wěn)坡體或非穩(wěn)固土體給予支擋結(jié)構(gòu)拉力，此時(shí)加固筋錨桿體和錨桿體開始承受拉應(yīng)力，不銹鋼-銅合金的錨桿體由于桿體負(fù)泊松比的變形特性沿剪應(yīng)力方向膨脹，在失穩(wěn)坡體段，其膨脹變形致使錨桿體和土體之間壓力變大，摩擦力變大，促使錨桿體和土體相對錯(cuò)動的可能性減少，提高其錨固效應(yīng)，在混凝土-不銹鋼銅合金錨桿段，錨桿體的膨脹會導(dǎo)致錨桿體與混凝土之間的壓力增大，進(jìn)而擠壓土體，增大了三者之間的機(jī)械咬合力，進(jìn)一步提高了錨桿的錨固效力。

若土體的下滑力繼續(xù)增大，使得錨桿體和土層發(fā)生了相對錯(cuò)動，端部的位移抑制器阻止了負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)的端部位移，而靠近失穩(wěn)坡體端的結(jié)構(gòu)隨著錨桿向外滑動，此時(shí)負(fù)泊松比放大穿孔板陣列錨固結(jié)構(gòu)徐徐展開成為多個(gè)十字交叉結(jié)構(gòu)，變成端部擴(kuò)張錨桿，此負(fù)泊松比錨桿整體達(dá)到了錨固力極限值。

優(yōu)選的，所述錨桿體為黃銅和不銹鋼的合金制成，具有拉脹的負(fù)泊松比特性。