玻纤锚杆的受力检测方法与流程

1.本发明涉及锚杆受力检测装置技术领域。更具体地说，本发明涉及玻纤锚杆的受力检测方法。


背景技术：

2.玻璃纤维作为一种新式复合材料，具有抗拉强度高、优良的耐腐抗疲劳性能，能够真正的解决现有混凝土结构由于钢筋锈蚀引起结构破坏问题，这也使得玻璃纤维作为预应力材料替代预应力钢筋用于桥梁结构成为一种趋势。在桥梁边坡支护施工的过程中，需要采用锚杆支护对岩体进行加固，而锚杆的受力状态直接关系到岩体的安全。玻纤锚杆作为一种新型的锚杆支护结构，其受力检测更为重要，对玻纤锚杆的受力状态进检测后能更好地指导后续实际施工的进行。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是提供一种玻纤锚杆的受力检测方法，其方法简单，操作方便，不仅能对玻纤锚杆的各个单位的轴力及剪应力进行检测，还能对整个玻纤锚杆受到的拉力及压力进行同时检测，实现玻纤锚杆的全面检测。
4.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种玻纤锚杆的受力检测方法，包括如下步骤：
5.步骤一：按设计要求对玻纤锚杆进行均匀分段形成多个锚杆单位，并对每一个锚杆单位的玻纤锚杆中心位置的表面进行打磨清理，然后对应粘贴应变片，应变片连接的信号线绑扎于玻纤锚杆上，并延伸至玻纤锚杆的锚头外侧，应变片的信号线连接至外部的应变仪上；
6.步骤二：提前施工好边坡钻孔，并在钻孔中注入水泥浆液；
7.步骤三：在钻孔中的水泥浆液凝结硬化前，将上述粘贴好应变片的玻纤锚杆放入钻孔中，待水泥浆液凝结硬化；
8.步骤四：在玻纤锚杆的外部锚头侧安装穿孔式千斤顶，通过穿孔式千斤顶对玻纤锚杆施加力，并通过应变仪获取玻纤锚杆不同位置各单位处的应变片的应变值，根据应变值计算玻纤锚杆不同位置的轴力及剪应力。
9.优选的是，玻纤锚杆的轴力计算公式为：n＝a
·
δε
·es
，其中，es为玻纤锚杆的弹性模量，δε为应变片测得的应变值，a为玻纤锚杆的截面积，n为玻纤锚杆的轴力。
10.优选的是，玻纤锚杆的剪应力计算公式为：其中，n
i-n
i+1
为相邻两个锚杆单位的玻纤锚杆轴力差，d为玻纤锚杆的周长，δl为相邻两个锚杆单位的玻纤锚杆之间的长度，γi为玻纤锚杆的剪应力。
11.优选的是，所述步骤三中的水泥浆液的水灰比为0.4～0.45，水泥浆体的28d无侧
限抗压强度不低于30mpa。
12.优选的是，所述步骤一中相邻的两个锚杆单位的应变片之间的间距为1.0～1.5米。
13.优选的是，所述应变片外侧通过涂覆保护层进行防护。
14.优选的是，玻纤锚杆的外侧端头设置有锚杆梁，所述锚杆梁外侧固定设置有钢板，玻纤锚杆的钢绞线穿过穿孔式千斤顶，所述穿孔式千斤顶的前端及后端分别固定有前垫片和后垫片，所述玻纤锚杆在穿孔式千斤顶前方及后方均设置有夹片式锚具，所述后垫片紧抵后方的夹片式锚具，所述前垫片上固定有第一压力传感器，所述前垫片与所述锚杆梁的钢板之间设置有辅助机构，其一端紧抵所述第一压力传感器，所述辅助机构的另一端紧贴于所述锚杆梁的钢板与前方的夹片式锚具之间，且所述辅助机构、第一压力传感器、前垫片和后垫片的中心轴线均与所述玻纤锚杆的中心轴线重合。
15.优选的是，所述辅助机构包括第一圆盘、第二圆盘和多根连接柱，所述第一圆盘恰好位于所述锚杆梁的钢板与前方的夹片式锚具之间，所述第二圆盘紧贴所述第一压力传感器，多根连接柱呈圆周均均匀间隔分布于所述第一圆盘和第二圆盘之间，多根连接柱的两端均分别固定于所述第一圆盘和第二圆盘上，多根连接柱形成的圆的中心与所述玻纤锚杆的中心轴线重合。
16.优选的是，前方的夹片式锚具后端面固定设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器固定设置有压力环，其位于多根连接柱形成的圆内，所述压力环的中心轴线与所述玻纤锚杆的中心轴线重合，所述压力环的圆周上对称设置有一对压杆，所述压杆一端固定于所述压力环的圆周上，另一端从连接柱中间穿过后位于外侧，所述压杆的外侧连接伸缩油缸，其通过外侧设置的固定台固定，一对压杆连接的伸缩油缸相对于玻纤锚杆的中心轴线对称设置。
17.本发明至少包括以下有益效果：
18.1、本发明的检测方法采用现有的设备及结构进行检测，且检测方法简单，操作方便，不需要复杂的操作及安装过程，实现检测的便利性，低成本性和高效性。
19.2、本发明的检测方法通过设置应变片能对玻纤锚杆的各个单位的轴力及剪应力进行检测计算，获取玻纤锚杆受力过程中各单位的受力情况，从而获取玻纤锚杆在受力过程中的整体轴力及剪应力变化情况，从而更好地指导玻纤锚杆的后续实际施工应用。
20.3、本发明的检测方法通过设置辅助机构还能对整个玻纤锚杆受到的拉力及压力进行同时检测，实现玻纤锚杆的全面检测，弥补了传统检测方法只对锚杆受到的拉力进行检测的缺陷，实现对玻纤锚杆更全面地检测。
21.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.1、玻纤锚杆，2、应变片，3、保护层，4、穿孔式千斤顶，5、前垫片，6、后垫片，7、锚杆梁，8、夹片式锚具，9、第一压力传感器，10、第一圆盘，11、第二圆盘，12、连接柱，13、第二压
力传感器，14、压力环，15、压杆，16、伸缩油缸。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
26.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.如图1所示，本发明提供一种玻纤锚杆的受力检测方法，包括如下步骤：
28.步骤一：按设计要求对玻纤锚杆1进行均匀分段形成多个锚杆单位，并对每一个锚杆单位的玻纤锚杆1中心位置的表面进行打磨清理，然后对应粘贴应变片2，应变片2连接的信号线绑扎于玻纤锚杆1上，并延伸至玻纤锚杆1的锚头外侧，应变片2的信号线连接至外部的应变仪上；
29.步骤二：提前施工好边坡钻孔，并在钻孔中注入水泥浆液；
30.步骤三：在钻孔中的水泥浆液凝结硬化前，将上述粘贴好应变片2的玻纤锚杆1放入钻孔中，待水泥浆液凝结硬化；
31.步骤四：在玻纤锚杆1的外部锚头侧安装穿孔式千斤顶4，通过穿孔式千斤顶4对玻纤锚杆1施加力，并通过应变仪获取玻纤锚杆1不同位置各单位处的应变片2的应变值，根据应变值计算玻纤锚杆1不同位置的轴力及剪应力。
32.在上述技术方案中，根据设计要求，玻纤锚杆1间隔相同的距离设置一个应变片2，并连接至应变仪，通过应变仪获取应变片2感应的玻纤锚杆1应变数据。为了使得应变片2获取的数据更为精准，需要对玻纤锚杆1的表面进行清理，然后再粘贴，应变片2粘贴完成后，模拟施工过程，将玻纤锚杆1移至钻孔中，并在玻纤锚杆1的锚头外侧安装穿孔式千斤顶4，通过穿孔式千斤顶4对玻纤锚杆1施加力，随着施加力的变化，应变片2获取的不同位置的应变数值也发生变动，通过应变仪接收的应变数据，通过公式计算玻纤锚杆1不同位置受到的轴力和剪应力大小，并绘制成变化曲线图，从而根据图获取玻纤锚杆1在受力情况下的变化情况，有利于指导实际施工。
33.在另一种技术方案中，玻纤锚杆1的轴力计算公式为：n＝a
·
δε
·es
，其中，es为玻纤锚杆1的弹性模量，δε为应变片2测得的应变值，a为玻纤锚杆1的截面积，n为玻纤锚杆1的轴力。
34.在另一种技术方案中，玻纤锚杆1的剪应力计算公式为：其中，n
i-n
i+1
为相邻两个锚杆单位的玻纤锚杆1轴力差，d为玻纤锚杆1的周长，δl为相邻两个锚杆单位的玻纤锚杆1之间的长度，γi为玻纤锚杆1的剪应力。
35.根据上述两个技术方案中给出的轴力和剪应力计算公式，结合玻纤锚杆1本身的
参数及受力检测施工准备过程中获取的参数，可以计算得出玻纤锚杆1的轴力及剪应力。
36.在另一种技术方案中，所述步骤三中的水泥浆液的水灰比为0.4～0.45，水泥浆体的28d无侧限抗压强度不低于30mpa。水泥浆液的设置要尽可能模拟实际施工条件。
37.在另一种技术方案中，所述步骤一中相邻的两个锚杆单位的应变片2之间的间距为1.0～1.5米。相邻的两个锚杆单位的应变片2之间的间距合理设置能使得获取的玻纤锚杆1不同位置的轴力及剪应力更为精准，能更好地了解玻纤锚杆1在受力状态下的变形及内力变化情况，更好地指导施工。
38.在另一种技术方案中，所述应变片2外侧通过涂覆保护层3进行防护。保护层3的设置能对应变片2进行保护和防护，以保证应变片2不会在施工过程中发生损坏，从而影响整个受力检测的顺利完成。
39.在另一种技术方案中，如图1所示，玻纤锚杆1的外侧端头设置有锚杆梁7，所述锚杆梁7外侧固定设置有钢板，玻纤锚杆1的钢绞线穿过穿孔式千斤顶4，所述穿孔式千斤顶4的前端及后端分别固定有前垫片5和后垫片6，所述玻纤锚杆1在穿孔式千斤顶4前方及后方均设置有夹片式锚具8，所述后垫片6紧抵后方的夹片式锚具8，所述前垫片5上固定有第一压力传感器9，所述前垫片5与所述锚杆梁7的钢板之间设置有辅助机构，其一端紧抵所述第一压力传感器9，所述辅助机构的另一端紧贴于所述锚杆梁7的钢板与前方的夹片式锚具8之间，且所述辅助机构、第一压力传感器9、前垫片5和后垫片6的中心轴线均与所述玻纤锚杆1的中心轴线重合。
40.在上述技术方案中，本技术所指的前方均为图1中的左侧，后方均为图1中的右侧，玻纤锚杆1的内力以及受到的拉力检测，通过上述技术方案实现，按照图1中所示的结构对各个零部件进行安装完成后，第一压力传感器9在初始状态时不受力，检测时，通过启动穿心式千斤顶，对玻纤锚杆1施加外部的拉力，后方的夹片式锚具8及辅助机构的设置能对玻纤锚杆1实现拉力的反作用力，通过第一压力传感器9实时检测玻纤锚杆1的受力情况，当玻纤锚杆1受到的外力刚刚大于玻纤锚杆1的内力时，夹片式锚具8发生位移，此时第一压力传感器9的压力数据突然发生波动，记录此时的压力值对应的穿心式千斤顶施加的外部拉力，可以判定锚杆的内力值。不需要对锚杆的内部结构进行设计和改变，只需要在锚杆的外侧安装本技术的结构就能检测出玻纤锚杆1的受力情况，并获取最终锚杆的内力值。
41.在另一种技术方案中，所述辅助机构包括第一圆盘10、第二圆盘11和多根连接柱12，所述第一圆盘10恰好位于所述锚杆梁7的钢板与前方的夹片式锚具8之间，所述第二圆盘11紧贴所述第一压力传感器9，多根连接柱12呈圆周均均匀间隔分布于所述第一圆盘10和第二圆盘11之间，多根连接柱12的两端均分别固定于所述第一圆盘10和第二圆盘11上，多根连接柱12形成的圆的中心与所述玻纤锚杆1的中心轴线重合。辅助机构设置为内部空腔的形式，不干涉玻纤锚杆1及穿心式千斤顶的工作，只起到提供反作用力的作用。
42.在另一种技术方案中，前方的夹片式锚具8后端面固定设置有第二压力传感器13，所述第二压力传感器13固定设置有压力环14，其位于多根连接柱12形成的圆内，所述压力环14的中心轴线与所述玻纤锚杆1的中心轴线重合，所述压力环14的圆周上对称设置有一对压杆15，所述压杆15一端固定于所述压力环14的圆周上，另一端从连接柱12中间穿过后位于外侧，所述压杆15的外侧连接伸缩油缸16，其通过外侧设置的固定台固定，一对压杆15连接的伸缩油缸16相对于玻纤锚杆1的中心轴线对称设置。
43.在上述技术方案中，现有技术中提到很多检测玻纤锚杆1受到的拉力的方法及结构，但是暂未发现能同时检测玻纤锚杆1受到的压力情况，本技术通过前方的夹片式锚具8及第二压力传感器13，并通过压力环14施加压力，从而获取玻纤锚杆1受到的压力情况，从而能更全面地检测玻纤锚杆1的受力情况。通过外侧固定设置的一对伸缩油缸16对一对对称设置的压杆15施加相同的力，从而对玻纤锚杆1施加压力，通过第二压力传感器13获取玻纤锚杆1受到的压力情况，并同时通过应变片2获取玻纤锚杆1各位置的轴力和剪应力情况，从而将玻纤锚杆1受到的压力和其变化情况进行检测。
44.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。