本發(fā)明涉及地下工程錨桿支護裝置領域，特別是一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，地下礦井、地鐵、水電硐室等地下空間工程修建越來越多，開采深度不斷增加，更多的地下硐室處于高地應力、軟巖等惡劣地質(zhì)條件下，硐室圍巖常常表現(xiàn)出大變形的特點，隨之面臨的支護問題也越來越突出。在地下工程支護過程中，錨桿是應用最廣、用量最多的支護材料，但是現(xiàn)有的傳統(tǒng)錨桿延伸率較低，不能適應巷道圍巖的大變形特征；在圍巖沖擊荷載作用下，傳統(tǒng)錨桿吸能防沖性能較差，難以保證支護作用下圍巖的穩(wěn)定性。除此之外，處于巷道圍巖內(nèi)部的錨桿受力狀態(tài)又不能直觀的表現(xiàn)出來，而現(xiàn)有的錨桿受力電子、液壓量測系統(tǒng)因成本較高且操作復雜而無法廣泛使用，導致大量的非專業(yè)測讀人員、尤其是文化程度較低的普通工人難以判斷錨桿的受力情況，從而不能預判巷道圍巖的潛在危險，進而無法排查巷道圍巖存在的安全事故隱患。

如中國專利201610256081.0公開了一種增阻讓壓錨桿由桿體和讓壓構(gòu)件兩部分組成，通過桿體與讓壓構(gòu)件的套接處設有若干級插銷以限定桿體的位移。當錨桿軸向拉力達到設計值時，插銷可被逐級剪斷，從而使得桿體與讓壓構(gòu)件可相對滑動設定的位移。此發(fā)明雖然可以通過增大插銷的抗剪能力來對圍巖提供逐級增大的工作阻力，但是不能體現(xiàn)圍巖內(nèi)部錨桿的受力情況，插銷在逐級剪斷的同時錨桿對圍巖的支護作用會失效，圍巖會產(chǎn)生相對滑移，慣性作用有可能帶來安全隱患。

如中國專利201611155226.4公開了一種實時監(jiān)測讓壓量的讓壓錨桿，包括主桿體、主錨體、彈簧和拉繩等；主桿體的前端設置有主錨體，主錨體插置在主桿體前端的插接腔室內(nèi)，主錨體與主桿體之間通過彈簧連接，所主錨體上設置有拉繩，拉繩的一端伸出主桿體且與位移讀數(shù)單元連接，位移讀數(shù)單元用于顯示拉繩的位移量。此發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、設計巧妙，但是錨桿的讓壓受力合理性稍待考量；在工程現(xiàn)場復雜的地質(zhì)條件下測定錨桿實際受力情況時，插接腔會受到擠壓破壞從而限制拉繩的移動，理論與實際偏差較大，成本較高，限制了其大規(guī)模使用。

因此，目前亟待發(fā)明一種既能讓壓吸能，又能通過外部量測裝置直觀表現(xiàn)內(nèi)部受力情況的新型錨桿托盤裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法，以解決現(xiàn)有錨桿存在的延伸率底、吸能防沖性能較差、不能直觀展現(xiàn)內(nèi)部受力情況現(xiàn)且不具備警示功能的問題，從而有效控制巷道圍巖的穩(wěn)定性，預判巷道圍巖的潛在危險，警示安全事故隱患。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法，其特征在于：由讓壓吸能系統(tǒng)和受力警示系統(tǒng)構(gòu)成。

進一步的，所述的讓壓吸能系統(tǒng)由上托盤、變截面讓壓柱和下托盤構(gòu)成。所述的上托盤的上平面受錨固螺母的錨固，其底面四個弧形槽分別與變截面讓壓柱接觸；所述的變截面讓壓柱共四條，沿上下托盤豎向中心軸環(huán)形陣列分布，相對于中心軸呈傾斜狀態(tài)，其底部焊接于下托盤上，頂部嵌入上托盤的弧形槽內(nèi)；所述的下托盤的底平面貼附于圍巖上，其上平面焊有變截面讓壓柱。

進一步的，所述的上托盤為圓形高強鋼板，中心成孔用于貫套錨桿，厚度為18mm，其頂面為水平面，底面開有四個弧形槽，其弧形槽沿上托盤的中心軸呈環(huán)形陣列分布。

進一步的，所述的變截面讓壓柱為特制高強鋼筋，具有一定的彎度，其曲率自下至上逐漸增大；底部變截面讓壓柱直徑為12mm，頂部變截面讓壓柱直徑縮小至10mm，其底部傾斜牢固焊接在下托盤表面，頂部做了圓滑處理嵌入上托盤的弧形槽內(nèi)。在錨桿受力時，變截面讓壓柱頂端沿弧形槽滑動，傾斜量增大，上下兩托盤接近，進而起到讓壓吸能的作用。隨著錨桿拉拔力的增大，變截面讓壓柱變形也愈大，但由于底部桿體直徑較大，因此抗荷載強度不會弱化，且不同截面和三維空間形態(tài)的鋼筋可實現(xiàn)不同的讓壓模式。

進一步的，所述的下托盤為圓形高強鋼板，中心成孔用于貫套錨桿，厚度為15mm，其上平面與底平面均為水平面。

進一步的，所述的弧形槽的開槽橫截面形狀為半圓形，直徑約12mm；弧形槽的開槽長度為40-60mm。此開槽形狀有助于變截面讓壓柱頂部圓頭在槽內(nèi)滑動，減小摩擦，實現(xiàn)讓壓的目的，且不同的開槽長度和開槽方向可實現(xiàn)不同的讓壓模式。

進一步的，所述的受力警示系統(tǒng)由受力警示標尺和警示指針構(gòu)成。所述的受力警示標尺安裝在某一弧形槽上方的上托盤表面，其長度和弧形槽的長度相同。所述的警示指針安裝在上托盤下方，始端套在錨桿上，末端指向受力警示標尺。

進一步的，所述的受力警示標尺帶有底色，沿變截面讓壓柱滑動的方向顏色由淺至深分區(qū)設置，弧形槽長度的50%以內(nèi)其底色為綠色，50%-80%為黃色，80%以上為紅色。

進一步的，所述的警示指針為“l(fā)”形細鋼條，長邊方向帶有大小兩個圓環(huán)，其分別貫套在錨桿和某一變截面讓壓柱頂部，短邊方向指向受力警示標尺。在錨桿受到拉拔力時，變截面讓壓柱頂端沿弧形槽發(fā)生滑動，進而連動警示指針使其沿上托盤邊緣處的受力警示標尺發(fā)生轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法，按照設計要求在指定位置將擬讓壓的錨桿錨固在圍巖中后，可按以下步驟使用：

（1）安裝焊有按照設計要求設計的變截面讓壓柱的下托盤，其底面貼附于圍巖體外表面；

（2）將警示指針的大小圓環(huán)分別套在錨桿和某一變截面讓壓柱頂部上；

（3）安裝帶有受力警示標尺的上托盤，其將變截面讓壓柱的頂端分別嵌入上托盤底部的弧形槽內(nèi)，并置于弧形槽內(nèi)的初始位置處，使警示指針指向受力警示標尺的初始位置；

（4）將錨固螺母錨固在錨桿頂端，固定上托盤；

（5）在使用過程中，錨桿受力，變截面讓壓柱因受到擠壓而繼續(xù)發(fā)生傾斜變形，其頂端沿弧形槽滑動，進而連動警示指針發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動至受力警示標尺某一位置時所對應的底色即代表錨桿當前的受力狀態(tài)，可以判斷錨桿受力的安全儲備情況；若變截面讓壓柱滑動至弧形槽的末端，警示指針不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，且變截面讓壓柱彎曲變形較大時，警示錨桿所承受的荷載已接近于極限荷載。

本發(fā)明一種受力直觀可讀的錨桿讓壓裝置及使用方法，其優(yōu)點為：

（1）采用變截面讓壓柱，成本低廉，并起到了讓壓的目的，有效解決了現(xiàn)有錨桿延伸率低，從而不能適應巷道圍巖的大變形特征的問題；

（2）采用直觀可讀的受力警示標尺，不含任何電式應變片、電路和液壓系統(tǒng)，能在各種復雜環(huán)境下使用；

（3）利用變截面讓壓柱的變形特性，將錨桿受力狀態(tài)與變截面讓壓柱的變形量聯(lián)系起來，通過觀察即可快速、直觀的判斷錨桿的受力狀態(tài)，提供了一種適用于工程現(xiàn)場的錨桿支護作用快速評估方法；

（4）不同的工程地質(zhì)條件，可設置不同的變截面讓壓柱，根據(jù)其協(xié)調(diào)變形可實現(xiàn)不同的讓壓模式，從而適應于多種工程類型。

附圖說明

圖1和圖2為本發(fā)明不同視角的示意圖。

圖例說明：1-上托盤；2-變截面讓壓柱；3-下托盤；4-弧形槽；5-受力警示標尺；6-警示指針；7-錨固螺母；8-錨桿。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法，其特征在于：由讓壓吸能系統(tǒng)和受力警示系統(tǒng)構(gòu)成。

進一步的，所述的讓壓吸能系統(tǒng)由上托盤1、變截面讓壓柱2和下托盤3構(gòu)成。所述的上托盤1的上平面受錨固螺母7的錨固，其底面四個弧形槽4分別與變截面讓壓柱2接觸；所述的變截面讓壓柱2共四條，沿上下托盤豎向中心軸環(huán)形陣列分布，相對于中心軸呈傾斜狀態(tài)，其底部焊接于下托盤3上，頂部嵌入上托盤1的弧形槽4內(nèi)；所述的下托盤3的底平面貼附于圍巖上，其上平面焊有變截面讓壓柱2。

進一步的，所述的上托盤1為圓形高強鋼板，中心成孔用于貫套錨桿8，厚度為18mm，其頂面為水平面，底面開有四個弧形槽4，其弧形槽4沿上托盤1的中心軸呈環(huán)形陣列分布。

進一步的，所述的變截面讓壓柱2為特制高強鋼筋，具有一定的彎度，其曲率自下至上逐漸增大；底部變截面讓壓柱2直徑為12mm，頂部變截面讓壓柱2直徑縮短至10mm，其底部傾斜牢固焊接在下托盤3表面，頂部做了圓滑處理嵌入上托盤1的弧形槽4內(nèi)。在錨桿8受到拉拔力時，變截面讓壓柱2頂端沿弧形槽4滑動，傾斜量增大，上下兩托盤接近，進而起到讓壓吸能的作用。隨著錨桿8拉拔力的增大，變截面讓壓柱2變形也愈大，但由于底部桿體直徑較大，因此抗荷載強度不會弱化，且不同截面和三維空間形態(tài)的鋼筋可實現(xiàn)不同的讓壓模式。

進一步的，所述的下托盤3為圓形高強鋼板，中心成孔用于貫套錨桿8，厚度為15mm，其上平面與底平面均為水平面。

進一步的，所述的弧形槽4的開槽橫截面形狀為半圓形，直徑約12mm；弧形槽4開槽長度為40-60mm。此開槽形狀有助于變截面讓壓柱2頂部圓頭在槽內(nèi)滑動，減小摩擦，實現(xiàn)讓壓的目的，且不同的開槽長度和開槽方向可實現(xiàn)不同的讓壓模式。

進一步的，所述的受力警示系統(tǒng)由受力警示標尺5和警示指針6構(gòu)成。所述的受力警示標尺5安裝在某一弧形槽4上方的上托盤1表面，其長度和弧形槽4的長度相同。所述的警示指針6安裝在上托盤1下方，始端套在錨桿8上，末端指向受力警示標尺5。

進一步的，所述的受力警示標尺5帶有底色，沿變截面讓壓柱2滑動的方向顏色由淺至深分區(qū)設置，弧形槽4長度的50%以內(nèi)其底色為綠色，50%-80%為黃色，80%以上為紅色。

進一步的，所述的警示指針6為“l(fā)”形細鋼條，長邊方向帶有大小兩個圓環(huán)，其分別貫套在錨桿8和某一變截面讓壓柱2頂部，短邊方向指向受力警示標尺5。在錨桿8受到拉拔力時，變截面讓壓柱2頂端沿弧形槽4發(fā)生滑動，進而連動警示指針6使其沿上托盤1邊緣處的受力警示標尺5發(fā)生轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明一種具有警示功能的讓壓錨桿托盤及使用方法，按照設計要求在指定位置將擬讓壓的錨桿8錨固在圍巖中后，可按以下步驟使用：

（1）安裝焊有按照設計要求設計的變截面讓壓柱2的下托盤3，其底面貼附于圍巖體外表面；

（2）將警示指針6的大小圓環(huán)分別套在錨桿8和某一變截面讓壓柱2頂部上；

（3）安裝帶有受力警示標尺5的上托盤1，其將變截面讓壓柱2的頂端分別嵌入上托盤1底部的弧形槽4內(nèi)，并置于弧形槽4內(nèi)的初始位置處，使警示指針6指向受力警示標尺5的初始位置；

（4）將錨固螺母7錨固在錨桿8頂端，固定上托盤1；

（5）在使用過程中，錨桿8受力，變截面讓壓柱2因受到擠壓而繼續(xù)發(fā)生傾斜變形，其頂端沿弧形槽4滑動，進而使警示指針6發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動至受力警示標尺5某一位置時所對應的底色即代表錨桿8當前的受力狀態(tài)，可以判斷錨桿8受力的安全儲備情況；若變截面讓壓柱2滑動至弧形槽4的末端，警示指針6不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，且變截面讓壓柱2彎曲變形較大時，警示錨桿8所承受的荷載已接近于極限荷載。