一種適用于錨索錨固段蠕變特性的試驗裝置及試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬巖±工程技術領域，具體設及錯索蠕變的室內模型試驗裝置及其試驗方 法。
【背景技術】
[0002] 預應力錯固技術因其對巖±體擾動小、施工快、經(jīng)濟等優(yōu)點日益成為邊坡加固工 程中的首選方法，并取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。該種高效、經(jīng)濟的預應力加固技術 目前在其他±木工程領域中也得到了廣泛的應用，如隧道、船閩、巧體、地下廠房、深基坑等 工程，并多作為永久性支護措施被應用于一些安全等級要求較高的工程中。但是受預應力 水平、錯固技術、材料力學性能及蠕變等因素影響，錯索預應力會發(fā)生損失甚至失效，前= 種影響因素與時間效應無關，國內外學者也做了大量的試驗研究，但對于蠕變特性的研究 僅局限于對錯固段周圍巖體的在高預應力荷載作用下的蠕變變形規(guī)律，對錯固段錯索與注 漿體之間界面蠕變特性的研究還沒有開展，本發(fā)明為填補預應力錯索錯固段蠕變特性研究 的空白，揭示錯索和注漿體界面之間的變形時間效應，提出一種適用于錯索錯固段蠕變特 性的試驗方法及試驗裝置。
[0003] 在申請?zhí)枮榍?1310476174. 0]的專利中公開了一種非金屬抗浮錯桿蠕變試驗加 載裝置，雖然該裝置能夠對錯桿實施有效的加載，但是該裝置在加載完成W后千斤頂不能 取出，而一般情況下千斤頂本身在長時間荷載作用下會產(chǎn)生回油，即千斤頂提供反力會越 來越小，造成試驗荷載小于設計荷載，影響試驗精準性；同時反力梁采用工字鋼，雖然工字 鋼抗彎剛度大，但是在高應力荷載作用下還是會發(fā)生跨中彎曲；再者該試驗裝置每次只能 進行一根錯索的加載，錯索蠕變是一個時間效應過程，所需時間長，故該裝置進行蠕變試驗 效率低。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術理論及試驗研究的不足，提出一種適用于預應力錯索錯固 段蠕變特性的試驗方法及試驗裝置。
[0005] 本發(fā)明采用的技術方案如下：
[0006] 一種適用于預應力錯索錯固段蠕變特性的試驗裝置，包括一個模型槽，所述模型 槽包括兩個并行設置的且垂直固定有錯索的裝置，在兩個錯索端部均固定有測試其變形的 應變計，兩個錯索的一端通過注漿體固定在模型槽內，另一端均穿過固定在模型槽上方的 反力架，其中一個錯索穿過反力架后，其上安裝一個錯索計和錯固螺栓；另一個錯索在穿過 反力架后，其上安裝錯索計、穿屯、千斤頂、壓力傳感器和錯固螺栓。
[0007] 所述的錯索計通過錯固螺栓固定在反力架的頂部。
[000引所述的穿屯、千斤頂固定在一個千斤頂支架上，所述的千斤頂支架固定在反力架的 頂部。
[0009] 所述的壓力傳感器通過錯固螺栓固定在千斤頂?shù)捻敳俊?br>[0010] 所述的模型槽包括兩個圓柱形的圓筒，兩個圓筒之間通過焊接連接成整體結構， 在每個圓筒的底部預留有用于安裝錯固絲杠的孔。
[0011] 所述圓筒底部用螺栓將錯固絲杠固定在圓筒的孔內，然后用環(huán)氧樹脂將孔做密封 處理。
[0012] 在模型槽的兩側設有兩個支撐板，所述的支撐板與位于其上方的反力架相連。
[0013] 所述的模型槽的頂部設有千分表。
[0014] 上述裝置測試內容包括錯索（桿）預應力隨時間變化規(guī)律，錯固段錯索（桿）蠕 變，注漿體變形及錯桿自由段變形；所述錯桿預應力通過錯索計測定，錯固段和自由段變形 通過在錯索（桿）表面粘貼應變計測定，注漿體變形通過在其表面設置固定千分表進行測 量。
[0015] 上述裝置的測試方法如下：
[0016] 步驟1根據(jù)試驗裝置與實際模型的相似關系，確定各個零部件；
[0017] 步驟2將模型槽與反力架連接成整體，模型槽的圓筒底部用螺栓將錯固絲杠固定 在圓筒上，之后用環(huán)氧樹脂將圓筒底部的孔做密封處理；
[0018] 步驟2在圓筒中屯、放置貼有應變計的錯索，且錯索上部先通過錯固螺栓固定在反 力架上；
[0019] 步驟3在圓筒內誘筑注漿體，誘筑完成之后的模型放置在標準條件下養(yǎng)護設定的 時間；
[0020] 步驟4試件養(yǎng)護完后，進行預應力張拉，在反力架上依次放置剛墊塊，錯索計，下 錯固螺栓，千斤頂支架，穿屯、千斤頂，壓力傳感器和上錯固螺栓，并在模型槽頂部安裝用來 測量注漿體位移的千分表；
[0021] 步驟5;先將上錯固螺栓梓緊，下錯固螺栓與墊板保持一定距離，進行應變測試， 按照設計預應力水平進行預應力張拉，達到設計荷載之后，梓緊下錯固螺栓，卸載穿屯、千斤 頂上預應力；
[0022] 步驟6;測定錯索計上的荷載大小，并與設計荷載進行比較，若兩者相差超過 100N，重新張拉，此時增大張拉時荷載，W抵消錯固時預應力損失，該過程應反復進行，直至 滿足設計要求；
[0023] 步驟7 ;完成預應力張拉W后，測定錯固段錯索的應變和注漿體頂部位移，然后每 隔一天測定一次鋼筋應變。
[0024] 所述測試方法中測試內容包括錯索（桿）預應力隨時間變化規(guī)律，錯固段錯索 (桿）蠕變，注漿體變形及錯桿自由段變形。
[0025] 所述錯桿預應力通過錯索計測定，錯固段和自由段變形通過在錯索（桿）表面粘 貼應變計測定，注漿體變形通過在其表面設置固定千分表進行測量。
[0026] 步驟1中相似關系的確定方法如下；
[0027] 為保證試驗結果的準確性，試驗模型應按照幾何相似條件確定幾何尺寸，并根據(jù) 試驗內容制定相應試驗方法，本發(fā)明相似條件如下：
[002引與本試驗相關的物理量主要有[0029] .f\L，G，8，jU，Y，c，(p，E，(j，t、
[0030] 式中；L;幾何尺寸；e;應變；5 ;變形；y;泊松比；丫；材料重度；C;粘聚力；口： 摩擦角；E;彈性模量；曰；應力；t;時間。 L
[0031] 下標"P"表示原型，"m"表示模型，則原型和模型性能參數(shù)比可表示為：Q=^，
【主權項】
1. 一種適用于錨索錨固段蠕變特性的試驗裝置，其特征在于：包括一個模型槽，所述 模型槽包括兩個并行設置的且垂直固定有錨索的裝置，在兩個錨索端部均固定有測試其變 形的應變計，兩個錨索的一端通過注漿液固定在模型槽內，另一端均穿過固定在模型槽上 方的反力架，其中一個錨索穿過反力架后，其上安裝一個錨索計；另一個錨索在穿過反力架 后，其上安裝錨索計、穿心千斤頂和壓力傳感器。
2. 如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的錨索計通過錨固螺栓固定在反 力架的頂部。
3. 如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的穿心千斤頂固定在一個千斤頂 支架上，所述的千斤頂支架固定在反力架的頂部。
4. 如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的壓力傳感器通過錨固螺栓固定 在千斤頂?shù)捻敳俊?br>5. 如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的模型槽包括兩個圓柱形的圓筒， 兩個圓筒之間通過焊接連接成整體結構，在每個圓筒的底部預留有用于安裝錨固絲杠的 孔。
6. 如權利要求5所述的試驗裝置，其特征在于：所述圓筒底部用螺栓將錨固絲杠固定 在圓筒的孔內，然后用環(huán)氧樹脂將孔做密封處理。
7. 如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：在模型槽的兩側設有兩個支撐板，所述 的支撐板與位于其上方的反力架相連。
8. 如權利要求1所述的適用于預應力錨索錨固段蠕變特性的試驗裝置，其特征在于： 所述的模型槽的頂部設有千分表。
9. 如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的試驗裝置與實際模型的相似關 系為：ClCy = C。，ClCe = C s，CECe = C。； 其中'原型與模型幾何尺寸相似比；CE:原型與模型彈性模量相似比；C。:原型與模 型應力相似比；Ct:原型與模型時間相似比；CY:原型與模型重度相似比，C^原型與模型應 變相似比；Cs:原型與模型變形相似比。
10. 如權利要求9所述的試驗裝置的試驗方法，其特征在于： 步驟1根據(jù)實驗裝置與實際模型的相似關系，確定各個零部件； 步驟2將模型槽與反力架連接成整體，模型槽的圓筒底部用螺栓將錨固絲杠固定在圓 筒上，之后用環(huán)氧樹脂將圓筒底部的孔做密封處理； 步驟2在圓筒中心放置貼有應變計的錨索，且錨索上部先通過錨固螺栓固定在反力架 上； 步驟3在圓筒內澆筑注漿體，澆筑完成之后的模型放置在標準條件下養(yǎng)護設定的時 間； 步驟4試件養(yǎng)護完后，進行預應力張拉，在反力架上依次放置剛墊塊，錨索計，下錨固 螺栓，千斤頂支架，穿心千斤頂，壓力傳感器和上錨固螺栓，并在模型槽頂部安裝用來測量 注衆(zhòng)體位移的千分表； 步驟5:先將上錨固螺栓擰緊，下錨固螺栓與墊板保持一定距離，進行應變測試，按照 設計預應力水平進行預應力張拉，達到設計荷載之后，擰緊下錨固螺栓，卸載穿心千斤頂上 預應力； 步驟6 :測定錨索計上的荷載大小，并與設計荷載進行比較，若兩者相差超過100N，重 新張拉，此時增大張拉時荷載，以抵消錨固時預應力損失，該過程應反復進行，直至滿足設 計要求； 步驟7 :完成預應力張拉以后，測定錨固段錨索的應變和注漿體頂部位移，然后每隔一 天測定一次鋼筋應變。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于錨索錨固段蠕變特性的試驗裝置及試驗方法，為填補預應力錨索錨固段蠕變特性研究的空白，揭示錨索和注漿體截面之間的變形時間效應，提出一種適用于錨索錨固段蠕變特性的試驗方法及試驗裝置。基于空間軸對稱平衡微分方程、物理方程和幾何方程提出各參數(shù)相似關系，并制定模型試驗相似比。試驗裝置自上而下包括預應力錨索(筋)，加載千斤頂、錨固裝置、錨索計、反力架、注漿體、模型槽及錨固螺栓組成。監(jiān)測裝置由千分表，應變片組成。該裝置不僅能夠模擬錨固段蠕變試驗，還能夠進行錨索(桿)抗拔試驗。
【IPC分類】E02D33-00
【公開號】CN104763001
【申請?zhí)枴緾N201510190770
【發(fā)明人】宋修廣, 張宏博, 解全一, 孫仁娟, 陳曉光, 岳紅亞
【申請人】山東大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月21日