专利名称：让压锚具结构及其制造方法
技术领域：
本发明属于岩土锚固及工程防护技术领域，尤其涉及一种让压锚具结构及其制造方法。
背景技术：
锚杆和锚索是岩土加固的主要装置，它们的共同受力特点是变形必须与岩土体的变形相协调，岩体的变形量超过了允许的最大变形量就要被拉断。针对特殊的地质现象(如深部地层高压力条件下的岩爆或大变形、地震和爆炸造成的强烈冲击和振动变形等)，开发一种能保持预定力继续工作的受荷装置，在实际应用中十分必要。现有的该类装置包括让压锚杆(或称屈服锚杆)或让压锚索等。 让压锚杆或锚索的整体受力状态似乎是“弹塑”性的。当岩体的变形量使锚杆或锚索的拉力超过设计屈服力时，内锚固段和外锚固段之间的锚杆体或锚索体会在保持拉力不变的情况下自动“伸长”，正像做钢材的拉伸试验一样，拉应力达到屈服极限，拉力不变，杆体增长。近年来，随着国内外对岩土锚固领域认识的不断深入，为克服岩体变形所带来的对工程安全和成本的不利影响，具有让压性能的锚固装置不断地被开发和应用。如中国专利申请201110061360. 9和201110061303. O公开了一种摩擦套筒式大变形锚杆,主要包括外螺母、垫板、柱形摩擦体、摩擦套筒、杆体,柱形摩擦体和摩擦套筒之间有摩擦结构，当变形克服摩擦结构的产生的阻力时，柱形摩擦体和摩擦套筒相对滑动，锚杆伸长，由于摩擦结构相对复杂，导致装置制造困难，装配不方便。再如中国专利申请201010254537. 2公开了一种适用高应力大变形岩体矿用协调变形吸能锚杆，主要由加长锚固段直杆体和吸能段弯曲杆体组成，并在靠近吸能段弯曲杆体一端设有螺纹段，在螺纹段上旋有紧固螺母，在螺纹段上处于紧固螺母与吸能段弯曲杆体之间套装有钢托盘；吸能段弯曲杆体伸长后拉力会发生变化。中国专利200920003238. 4公开了一种高阻力恒阻大幅度让压锚索，由钢绞线索体、托盘和托盘后的高阻力恒阻让压锚具组成，让压锚具为内外锥形锁套结构，锁芯外形呈外锥形内柱面齿的两瓣或多瓣结构；锁套结构呈外柱面内锥面并设有限位装置的结构。中国专利申请201110091753. 4公开了一种让压锚具结构，包括挤压头、让压套筒和锚筋，所述的挤压头为下部带有锥面的圆柱体，与锚筋活动连接成一体；所述的挤压头置于让压套筒内，让压套筒内壁设有与挤压头下部的锥面相配合的突起面，让压套筒优选为内壁带有突棱的钢管，突棱的端部为与挤压头的锥面相配合的突起面，上述两专利公开的让压锚具结构均较为简单，装配方便。中国专利200580031585. 2公开了一种可调整屈服岩石锚杆，包括细长形抗拉支撑件，其与至少一个开槽件相互作用；以及容置件，所述的容置件能够容置细长形抗拉支撑件，并将开槽件保持在所述细长形抗拉支撑件与容置件之间，其中，细长形抗拉支撑件延伸超过容置件一长度，该长度对应于最终失效之前的预定屈服量，该让压锚杆在相对滑移时会将杆体拉细，影响其性能。中国专利200820104437. X公开了ー种让压锚具，包括挤压套和锚固介质，挤压套和锚固介质挤压锚固在预应カ筋上形成让压锚具，所述的锚固介质是横截面为圆形的弹簧钢丝，所述的预应カ筋或是钢绞线或钢丝束或是带有套管的无粘结预应カ筋，所述的无粘结预应力筋由钢绞线或钢丝束制成。中国专利申请200910190942. X公开了ー种抗震锚索，包括自由段和锚固段，锚固段设置抗震锚固装置，抗震锚固装置包括承载板、抗震锚具和永久锚具，锚索穿过承载板并依次穿过抗震锚具和永久锚具，抗震锚具为设定最大锚固カ的可滑动挤压套结构，挤压套内表面有防滑纹，抗震锚具紧压在承载板内侧，永久锚具为标准挤压套，永久锚具与抗震锚具之间设置一定间距。该两专利公开的让压锚具结构类似，均利用挤压套的挤压产生阻力。
发明内容
本发明提供了ー种让压锚具结构，该锚具结构屈服カ可调，而且滑移时对カ筋不造成损伤。ー种让压锚具结构，包括力筋和设于カ筋上的挤压套，所述挤压套握裹所述カ筋，且内壁面与力筋表面相咬合。挤压套起初状态内表面为光滑，当受到挤压后，其内表面会与钢绞线或钢棒表面完全咬合而产生滑移阻力；当挤压套和力筋受到的反向作用力大于它们之间的阻カ时，挤压套与力筋产生恒力滑移，当挤压套与力筋受到小于它们之间的阻力吋，挤压套与力筋起锚固作用。在挤压套相对カ筋滑移吋，挤压套不损伤力筋，且不影响カ筋的母材性能。优选的，所述カ筋为钢绞线或表面为螺旋纹结构的钢棒，由于钢棒和钢绞线表面均有纹路，而且纹路各处均匀一致，使得挤压套与力筋间的阻力恒定。更优选为，所述钢棒外包隔离套管或涂覆隔离层，外包的隔离套管紧贴钢棒表面，使得力筋不会与锚孔内锚固剂发生粘结，隔离层材料可以选用エ业涂蜡等。所述钢绞线为无粘结钢绞线，无粘结钢绞线可以是市售产品，外包隔离套管，如PE管。本发明还提供了一种所述让压锚具结构的制造方法，包括将内表面光滑的钢管套在カ筋上，径向挤压钢管使其握裹在カ筋上，挤压成型后，钢管轴向伸长，内壁面与力筋表面相咬合，形成挤压套；所述挤压套的硬度小于カ筋的硬度。本发明又提供了ー种让压锚固装置，包括所述的让压锚具结构。所述让压锚固装置为让压锚杆、让压锚索、压カ分散型让压锚索、或桥梁防落梁消
雷装昔
o让压锚杆或让压锚索主要包括力筋，挤压套，设置在力筋头部的锁止件，以及穿套在カ筋上并将カ筋分为内锚段和外锚段的支承垫板，挤压套设置在力筋的外锚段或内锚段上。压カ分散型让压锚索包括外锚段和内锚段，内锚段包括所述让压锚具结构，以及密封所述让压锚具结构的承载板和封売。相对于现有的让压锚具结构，本发明有益效果为(I)通过挤压套与力筋的相对滑移，可以使被锚固岩体的变形得到部分释放，从而有效保护锚固作用，达到锚固体长效、安全锚固的目标。(2)通过调整挤压套的參数，可以控制和调节挤压套相对滑移的カ值，从而控制锚固力大小。(3)挤压套与力筋之间的锚固作用是通过相互间的摩擦カ实现的，在作相对滑移吋，挤压套不会对力筋造成损伤，从而有效保护了锚固件的母材性能。(4)该让压锚具结构简单，安装方便 ，制造成本低。
图I为本发明让压锚具结构的轴向剖面图。图2为本发明让压锚具结构的径向剖面图。图3为挤压前钢管的结构示意图。图4为本发明让压锚具结构应用在锚杆或锚索上的结构示意图。图5为包含本发明让压锚具结构的让压锚杆(索)结构示意图，(a)为让压锚具设于外锚段，(b)为让压锚具设于内锚段。图6为包含本发明让压锚具结构的压カ分散型让压锚索的结构示意图。图7为另ー种包含本发明让压锚具结构的压カ分散型让压锚索的结构示意图。图8为包含本发明让压锚具结构的桥梁防落梁消震装置的结构示意图。图9为另ー种包含本发明让压锚具结构的桥梁防落梁消震装置的结构示意图。
具体实施例方式如图I和图2所示，ー种让压锚具结构，包括力筋2和挤压套1，挤压套I握裹カ筋2，且内壁面与力筋表面相咬合。力筋2根据使用情况不同，可以选用钢绞线或表面粗糙的钢棒，其中钢棒最好表面带有螺纹，便可以使挤压套与钢棒的阻カ均匀分布。挤压套可以按照如下方法装配首先将一段内壁面光滑的钢管70(图3所示)套在力筋I上，然后利用挤压机纵向挤压钢管，挤压完成后，钢管轴向伸长并握裹カ筋1，内壁面与力筋表面咬合，形成挤压套I。要实现如上装配，钢管的硬度还应低于カ筋的硬度。挤压套I握裹カ筋2产生阻力，当挤压套I与力筋2受到反向的作用力吋，且该反向作用力大于它们之间的阻力，则挤压套I相对カ筋2产生恒力滑移，当该反向作用カ小于它们之间的阻力，则挤压套I相对カ筋2停止滑移，滑移时挤压套I并不会对カ筋2造成损伤，不影响カ筋2的母材性能。本实施例让压锚具结构中钢管的规格为外径34mm、壁厚9mm、长度60mm,材质45号经调质；钢绞线外径为15. 24mm, Rf = 1860MPa ;用50吨挤压机成型后，挤压套尺寸为夕卜径30mm、长度70mm，经测试，挤压套I相对钢绞线发生滑移的让压荷载P = 105KN，滑移长度可以到400mm,让压荷载稳定。如图4所示，该让压锚具结构还可以包括设置在力筋2上的锁止件3以及包裹在力筋2上的隔离套管22，锁止件3与挤压套I之间的距离为最大滑移距离60，隔离套管22主要用于阻止力筋2与锚固剂粘结。如图5所示，ー种包括上述让压锚具结构的让压锚固装置，可以是让压锚杆或让压锚索，该让压锚固装置主要包括力筋2、支承垫板4、锁止件3和挤压套1，支承垫板4穿套在力筋2上将カ筋分为内锚段和外锚段。图5(a)中挤压套I位于外锚段，挤压套I与锁止件3之间的距离为最大滑移距离60。内锚段绝大部分设隔离套管22，阻止力筋2与锚固剂粘结。图5(b)中挤压套位于内锚段，力筋2尾端有阻挡件24，阻挡件可以是阻挡环、阻挡节等，挤压套I与阻挡件24之间的距离为最大滑移距离60。为了避免内锚段与锚固剂粘结，除挤压套I处所在位置，力筋2内锚段其余各处均有隔离套管22，而挤压套I与阻挡件24之间的カ筋I上最好设波纹钢管23。当力筋2为钢绞线时，该锚固装置为锚索，当力筋2为钢棒吋，该锚固装置为锚杆。根据需要，力筋的内锚段可以安装牺牲钻头、涨壳式锚固头、止退羽翼、树脂药卷搅拌头等。
如图6和图7所示，一种压カ分散型让压锚索，包含三根拉索36 (可以根据需要调整)和锚垫板31，锚垫板31将拉索分为外锚段和内锚段两部分，外锚段设有紧贴锚垫板31的外锚头33，拉索36穿出外锚头33处用拉索夹具30固定；内锚段包括与拉索36构成本发明让压锚具结构的挤压套37、承载板34、阻挡件38和封壳35，封壳35和承载板34配合构成包围挤压套37、阻挡件38以及两者之间拉索36的密封腔体。其中承载板34可以连成一体，也可以是分体的，即承载板34与封壳35配合所有让压锚具或只密封其中ー个让压锚具。为了避免锚垫板31与承载板34之间的拉索36与锚固剂粘结，该段拉索设有隔离套管32，挤压套37与阻挡件38之间的距离为滑移最大距离60。如图8和图9所示，左右两跨桥梁100分别通过支座300安置在桥墩200上，跨桥梁100下方或桥墩200侧部设有固定让压锚具的垫板101，两个垫板101之间连有ー根缆索40，缆索两端穿过垫板101的部分设有挤压套41和阻止件42，挤压套41和缆索40构成本发明的让压锚具结构，封壳43与垫板101形成密封让压锚具结构的腔体。图8和图9的区别在于缆索两端连接的位置不同，图8为两个跨桥梁100之间，图9为跨桥梁100和桥墩200之间。上述让压锚索、让压锚杆、压カ分散型让压锚索以及桥梁防落梁消震装置均采用本发明的让压锚具结构，其余结构与现有技术公开的结构可以相同也可以不同，其让压滑移的原理相同。
权利要求
1.一种让压锚具结构，包括力筋(2)和设于力筋(2)上的挤压套(I)，其特征在于，所述挤压套(I)握裹所述力筋(2)，且内壁面与力筋(2)表面相咬合。
2.如权利要求I所述的让压锚具结构，其特征在于，所述力筋(2)为钢绞线或表面为螺旋纹结构的钢棒。
3.如权利要求2所述的让压锚具结构，其特征在于，所述钢棒外包隔离 套管或涂覆隔尚层O
4.如权利要求2所述的让压锚具结构，其特征在于，所述钢绞线为无粘结钢绞线。
5.如权利要求I 4任一所述让压锚具结构的制造方法，包括将内表面光滑的钢管套在力筋上，径向挤压钢管使其握裹在力筋上，挤压成型后，钢管轴向伸长，内壁面与力筋表面相咬合，形成挤压套；所述挤压套的硬度小于力筋的硬度。
6.一种让压锚固装置，其特征在于，包含权利要求I 4任一所述的让压锚具结构。
7.如权利要求6所述的让压锚固装置，其特征在于，所述让压锚固装置为让压锚杆、让压锚索、压力分散型让压锚索、或桥梁防落梁消震装置。
全文摘要
本发明公开了一种让压锚具结构及其制造方法，让压锚具结构包括力筋和设于力筋上的挤压套，所述挤压套握裹所述力筋，且内壁面与力筋表面相咬合。所述制造方法包括将内表面光滑的钢管套在力筋上，径向挤压钢管使其握裹在力筋上，在挤压过程中，钢管轴向伸长，内壁面与力筋表面相咬合，最终形成挤压套；所述挤压套的硬度小于力筋的硬度。本发明挤压套与力筋之间的锚固作用是通过相互间的摩擦力实现的，在作相对滑移时，挤压套不会对力筋造成损伤，从而有效保护了锚固件的母材性能。
文档编号E02D5/74GK102953376SQ20121045039
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者项小珍, 吕志平, 吴航通, 沈立恭, 王勇 申请人:杭州图强工程材料有限公司