一种自复位抗震锚杆

1.本说明书一个或多个实施例涉及岩土及地质工程技术领域，尤其涉及一种自复位抗震锚杆。


背景技术：

2.随着基础建设行业的快速发展，锚杆支护技术作为一种可有效提高边坡岩土体强度并维护其稳定性的工程技术手段，由于施工简单、使用范围广泛、支护效果好等特点，被广泛应用于公路、铁路工程现场的边坡支护工程中。现有的锚杆一般具有缓冲消能作用，但未考虑地震力学作用机制的特殊性，不具有抗震性能，且在产生形变后不具有自复位功能。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种自复位抗震锚杆，具有抗震和自复位功能。
4.基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种自复位抗震锚杆，包括：
5.抗震机构，与锚杆杆体相连接，设置于锚孔孔口位置；
6.受到地震荷载时，所述抗震机构产生形变用以吸收地震力产生的能量，地震荷载消散后，所述抗震机构产生形变用以恢复至正常状态。
7.可选的，所述抗震机构包括套筒及其内部的弹性件和滑动组件，所述滑动组件与所述锚杆杆体相连接，所述滑动组件和所述锚杆杆体与所述套筒滑动连接，滑动过程中，所述弹性件产生形变。
8.可选的，所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述滑动组件包括滑块和滑动部，所述套筒内壁设置配合滑动部，从所述套筒的底部到顶部依次安装所述第二弹性件、滑动组件和第一弹性件，所述滑块周侧设置所述滑动部，所述滑动部与所述配合滑动部滑动连接。
9.可选的，所述第二弹性件的一端与所述套筒底部相抵接，所述第二弹性件的另一端与所述滑块的一端相抵接，所述滑块的另一端与所述第一弹性件的一端固定连接，所述第一弹性件的另一端与限位件固定连接，所述滑块与所述锚杆杆体固定连接。
10.可选的，所述滑动部为滚珠，所述配合滑动部为滑道。
11.可选的，安装所述抗震机构的锚孔位置的孔径，大于未安装所述抗震结构的锚孔位置的孔径。
12.可选的，所述锚孔包括锚固段、锚孔段和扩孔段，所述锚固段用于与所述锚杆杆体的锚固端固定连接，所述锚孔段的孔径与所述锚杆杆体的外径相适应，所述扩孔段的孔径与所述套筒的外径相适应，所述扩孔段的长度与所述套筒的长度相适应。
13.可选的，所述锚杆杆体的锚固端外表面设有螺纹。
14.可选的，所述自复位抗震锚杆还包括支护部件和应力施加部件，所述应力施加部件穿过所述锚杆杆体和支护部件与所述滑动组件相连接，所述支护部件与岩体卡抵。
15.从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的自复位抗震锚杆，锚杆设置抗震机构，锚杆杆体与抗震机构相连接，抗震机构安装于锚孔孔口位置。当发生地震时，锚杆受到地震荷载作用，抗震机构产生形变从而吸收地震力所产生的能量，实现抗震功能，地震之后，抗震机构产生形变进行自复位，将锚杆恢复至正常状态，保证锚杆的支护稳固性能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本说明书一个或多个实施例的锚杆结构示意图；
18.图2为本说明书一个或多个实施例的滑动组件结构示意图；
19.图3为图2所示滑动组件的剖面结构示意图；
20.图4为图2所示滑动组件的径向剖面结构示意图；
21.图5为本说明书一个或多个实施例的应力施加部件的结构示意图；
22.图6a、6b分别为向应力施加部件施加应力前、后的状态示意图。
具体实施方式
23.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
24.需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.如图1所示，本说明书实施例提供一种自复位抗震锚杆，包括：
26.抗震机构，与锚杆杆体8相连接，设置于锚孔孔口位置；受到地震荷载时，抗震机构产生形变用以吸收地震力产生的能量，地震荷载消散后，抗震机构产生形变用以恢复至正常状态。
27.本实施例所提供的自复位抗震锚杆，设置抗震机构，锚杆杆体8与抗震机构相连接，抗震机构安装于锚孔孔口位置，由应力施加部件1通过抗震机构向锚杆杆体8施加应力，完成锚杆安装。使用过程中，当发生地震时，锚杆受到地震荷载作用，抗震机构产生形变从而吸收地震力所产生的能量，实现抗震功能，地震之后，抗震机构产生形变进行自复位，将锚杆恢复至正常状态。同时，相较于一般将消能部件设置于锚孔底或锚孔外侧的结构，本实施例将滑动组件设置于锚孔孔口内，可有效解决锚杆锚头封闭保护的问题，降低施工难度，
避免注浆影响滑动组件工作性能的问题。
28.一些实施例中，抗震机构包括套筒3及其内部的弹性件和滑动组件6，滑动组件6与锚杆杆体8相连接，滑动组件6和锚杆杆体8与套筒滑动连接，滑动过程中，弹性件产生形变。本实施例中，套筒3安装于锚孔孔口内，套筒3内安装弹性件，滑动组件6与锚杆杆体8固定连接后，整体安装于套筒3内，并可相对于套筒3滑动，在滑动过程中，弹性件产生弹性形变，可用于吸收能量以及自复位。
29.如图1-4所示，一些实施例中，弹性件包括第一弹性件5和第二弹性件7，滑动组件6包括滑块061和滑动部062，套筒3内壁设置配合滑动部。从套筒3的底部到顶部依次安装第二弹性件7、滑动组件6和第一弹性件5；其中，第二弹性件7的一端与套筒3底部相抵接，第二弹性件7的另一端与滑块061的一端相抵接，滑块061的另一端与第一弹性件5的一端固定连接，第一弹性件5的另一端与限位件4固定连接，滑块061与锚杆杆体8固定连接，滑块061周侧设置滑动部062，滑动部062与配合滑动部配合连接，滑动组件6能够沿套筒3内壁滑动。
30.可选的，滑动部062为滚珠，配合滑动部为滑道032，滑块061通过环形挡板065与滑动部062相连接，在环形挡板065的多个位置设置滚珠，为保证结构滑动稳定性，可至少于环形挡板065的上、下、左、右四个位置(其中，上下两个位置在锚杆杆体8的垂直方向上，左右两个位置在锚杆杆体8的水平方向上)安装滚珠，从而保证各向稳定性。滑动组件6与锚杆杆体8安装完毕后，安装于套筒3中，滑动组件6与套筒3之间的滑动摩擦力转变为滚动摩擦力，能够减小摩擦阻力，降低材料磨损。
31.可选的，滑动部062还可以是滑轨，或者，滑动部062是滑道，配合滑动部是滚珠或者滑轨等结构形式，滑动结构的具体形式不做限定。
32.一些方式中，如图3、4所示，滑块061的中心孔设有螺纹064，锚杆杆体8外缘与滑块061的连接位置设有配合螺纹081，滑块061与锚杆杆体8通过螺纹配合连接。滑块061的外缘设有螺纹066，滑块061与环形挡板065通过螺纹配合连接。滚珠通过螺栓063与环形挡板065相连接，可通过调节螺栓063调整滚珠的伸出量，便于与滑道更好的配合连接。
33.锚杆在使用过程中，当受到地震荷载时，滑动组件6开始响应，滑动组件6在套筒3内滑动，第二弹性件7受压力作用在套筒3底部产生压缩变形，第一弹性件5在滑动组件6和限位件4的共同作用产生拉伸变形，在第一弹性件5和第二弹性件7的拉伸、压缩组合作用力下，吸收地震动产生的能量，实现抗震功能。
34.当地震荷载消散后，岩体变形有所恢复，锚杆的轴力减小，此时，第一弹性件5和第二弹性件7释放弹性势能，挤压套筒3底部和限位件4，使得滑动组件6相对套筒3滑动，逐渐恢复正常状态，进而实现地震后锚杆变形的自复位性能，保证锚杆在循环动荷载下持续地提供支护力。
35.如图1所示，一些实施例中，安装抗震机构的锚孔位置的孔径大于未安装抗震结构的锚孔位置的孔径。使用本实施例的锚杆，锚孔可分为三部分，一部分为锚孔孔底的锚固段12，用于利用锚固剂9将锚杆杆体8的锚固端固定；第二部分为锚孔中部的锚孔段11，安装锚杆杆体8，锚孔段11的孔径与锚杆杆体8外径相适应即可；第三部分为靠近锚孔孔口位置的扩孔段10，用于安装抗震机构，扩孔段10的孔径大于锚杆杆体8外径，与套筒3的外径相适应，扩孔段10的长度与套筒3的长度相适应，从而保证锚杆的正常安装。
36.可选的，锚杆杆体8的锚固端外表面设有螺纹，用于锚固段注浆锚固增大锚杆杆体
8与锚固剂之间的摩擦，提高稳固性。
37.如图1、5、6a、6b所示，本实施例提供的自复位抗震锚杆还包括支护部件2和应力施加部件1，应力施加部件1穿过锚杆杆体8和支护部件2与滑动组件6相连接，支护部件2与岩体13卡抵。在锚杆杆体8和抗震机构安装完毕之后，将支护部件2穿过锚杆杆体8与周围岩体卡抵固定，之后，将应力施加部件1穿过锚杆杆体8和支护部件2，应力施加部件1的一端与套筒连接，向锚杆施加预紧力。
38.可选的，应力施加部件1为预紧螺母，安装时，支护部件2的开口端穿过锚杆杆体8，支护部件2的支撑端与周围岩体卡抵，之后，将锚杆杆体8穿过预紧螺母的中心孔，预紧螺母的螺纹端011与套筒3边缘的配合螺纹端031对应，通过旋转预紧螺母的螺帽端向锚杆施加预紧力，套筒3底部压缩弹性件，达到施加应力的效果。于其他方式中，应力施加部件1也可以是其他连接部件，通过与套筒连接向锚杆施加应力，应力施加部件1的具体结构形式不做限定。
39.结合图1-5、6a、6b所示，本说明书一个或多个实施例还提供一种自复位抗震锚杆的安装方法，包括：
40.锚孔施工；其中，锚孔包括锚固段12、锚孔段11和扩孔段10；
41.将套筒3安装于锚孔的扩孔段10，将第二弹性件7放入套筒3内，第二弹性件7两端不固定；
42.组装滑动组件6；将滑动部安装于滑块周侧，即将环形挡板065与滑块061固定连接，在环形挡板065外侧安装滚珠，之后，将第一弹性件5的一端与滑块061固定连接，第一弹性件5的另一端与限位件4固定连接；
43.将锚杆杆体8与滑块061固定连接，组装后的滑动组件6与套筒3滑动连接，锚杆杆体8穿过套筒3安装于锚孔内，限位件4卡抵于套筒3内的限位部033，限位件4和限位部033固定连接，锚杆受力过程中，限位件4随着套筒3一起产生位移；
44.由注浆口082向锚孔的锚固段注入锚固剂9；锚杆杆体8的中心贯通有注浆口082，注浆时，从注浆口082灌入锚固剂；
45.将支护部件2穿过锚杆杆体8，并与周围岩体卡抵；
46.将应力施加部件1穿过支护部件2和锚杆杆体8，应力施加部件1的一端与套筒3连接，通过旋转应力施加部件1向锚杆施加应力。
47.按照上述方法将自复位抗震锚杆安装于预定位置后，可利用自复位抗震锚杆进行边坡支护。该自复位抗震锚杆可以在地震发生时通过滑动组件的拉伸、压缩组合作用力下快速响应，又在地震力消散后有效恢复正常状态，能够保证锚杆在循环动荷载下持续地提供支护力，对于强震区的边坡支护工程具有重要意义。
48.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
49.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/
接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
50.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
51.本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。