一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于應(yīng)力測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法，安裝好測(cè)試裝置后采用同步千斤頂分級(jí)加載，使每臺(tái)千斤頂?shù)呢?fù)荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致錨桿提前破壞；在錨桿桿體受拉過(guò)程中記錄光柵傳感器的波長(zhǎng)變化和千斤頂上的油壓表讀數(shù)，然后反算測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體應(yīng)力變化，其測(cè)試方法簡(jiǎn)單，使用的裝置安裝方便，測(cè)量精度高，靈敏度高，抗電磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)、成活率高，能夠自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種非金屬抗浮描桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于應(yīng)力測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種巖土工程中非金屬錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試工藝，特別是一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用，建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)埋深不斷增加，抗浮問(wèn)題變得越來(lái)越突出，與降排地下水、壓重法和浮樁等抗浮技術(shù)措施相比，抗浮錨桿地層適應(yīng)性強(qiáng)，布置形式靈活，成孔快，施工占用場(chǎng)地小，施工機(jī)械小型化，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在硬質(zhì)巖土層中承載力大，玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)錨桿的出現(xiàn)，為巖土錨固增添了新的手段，特別是GFRP材料優(yōu)異的耐腐蝕及抗電磁干擾的特性，解決了困擾巖土錨固界的難題。GFRP螺旋狀筋表面不平，現(xiàn)有的錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試設(shè)備存在一定問(wèn)題，粘貼應(yīng)變片或桿體表層植入光纖時(shí)，打磨會(huì)造成表面纖維斷損，造成錨桿的初始缺陷，而且應(yīng)變片容易脫落，導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)缺失，因此用普通電測(cè)方法不夠合理，不能對(duì)GFRP錨桿工作性狀進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，可采用光纖對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，光纖測(cè)試主要包括分布式(布里淵法)和準(zhǔn)分布式(布拉格光柵法)兩種方法，分布式(布里淵法)用一根光纖連續(xù)測(cè)試，適合長(zhǎng)距離測(cè)量；準(zhǔn)分布式(布拉格光柵法)用裸光纖連接一串光柵傳感器對(duì)錨桿進(jìn)行測(cè)試。目前，GFRP錨桿光纖測(cè)試大多采用分布式(布里淵法)，該方法名義上可以連續(xù)測(cè)試，但空間分辨率低，測(cè)點(diǎn)定位精確最多只能到20cm，不適合對(duì)抗浮錨桿這樣的短構(gòu)件進(jìn)行測(cè)試，尤其是接近孔口處的應(yīng)力集中變化區(qū)不能準(zhǔn)確定位。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法，當(dāng)光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，光柵傳感器伸長(zhǎng)或壓縮使光纖光柵周期發(fā)生變化，從而改變光柵傳感器的有效折射率，求得玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)抗浮錨桿某一斷面的軸向應(yīng)變后得出錨桿桿體的應(yīng)力。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法在非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置中實(shí)現(xiàn)，其具體測(cè)試過(guò)程為:
[0005](I)、根據(jù)錨桿桿體的應(yīng)力測(cè)試斷面確定光柵傳感器位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖上形成裸露的光纖光柵串，在錨桿桿體加工成型的過(guò)程中，在錨桿中間部位沿長(zhǎng)度方向埋設(shè)光纖光柵串并將光纖光柵串一起澆筑成型，錨桿端頭部位的裸光纖采用鎧裝光纜保護(hù)；
[0006](2)、根據(jù)錨桿桿體的尺寸在被測(cè)巖土地基進(jìn)行鉆孔形成錨桿孔，錨桿孔與地面相
垂直；
[0007](3)、將錨桿桿體插入錨桿孔內(nèi)直至錨桿桿體底端到達(dá)錨桿孔底部，安裝過(guò)程中保持錨桿體垂直，且錨桿桿體位于錨桿孔中央；
[0008](4)、將錨桿孔的外端連接好注漿管，并將注漿管伸至錨桿孔底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達(dá)注漿孔頂端時(shí)將注漿管拔出并關(guān)閉注漿泵，完成注漿過(guò)程;
[0009](5)、注漿完成后將注漿孔頂端人工抹平，在錨桿桿體安裝鋼套筒，鋼套筒通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與錨桿桿體緊密粘結(jié)，鋼套筒的長(zhǎng)度由設(shè)計(jì)錨固力控制；
[0010](6)、在墊層上以錨桿體為中心對(duì)稱放置第一鋼板，在第一鋼板中央放置帶有油壓表的千斤頂，千斤頂上對(duì)稱放置第二鋼板，然后在第二鋼板上安放反力梁，反力梁上安放第三鋼板，在第三鋼板上安裝錨具，錨具與鋼套筒以焊接的方式緊密連接；
[0011](7)、將鎧裝光纜接入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，檢查測(cè)試裝置連接是否完好，并檢查光柵傳感器的成活率，成活率不低于90% ；
[0012](8)、按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)要求，采用同步千斤頂分級(jí)加載，使每臺(tái)千斤頂?shù)呢?fù)荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致錨桿提前破壞；在錨桿桿體受拉過(guò)程中記錄光柵傳感器的波長(zhǎng)變化和千斤頂上的油壓表讀數(shù)，利用公式AXfAXZ + AAbLXbCKeA ε x+KtAt)反算測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體應(yīng)力變化，其中，Λ λ Β為應(yīng)變和溫度共同作用時(shí)光柵傳感器中心波長(zhǎng)變化量；Λ λΒε為光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，中心波長(zhǎng)變化量；Λ 為溫度發(fā)生變化時(shí)，光柵傳感器中心波長(zhǎng)變化量；λΒ為不受外力、溫度為O時(shí)光柵傳感器的初始波長(zhǎng)；Κ Ε為光柵傳感器應(yīng)變靈敏系數(shù)；Δ εχ為軸向應(yīng)變改變量；Kt為光柵傳感器溫度敏感系數(shù)；At為溫度變化量。
[0013]本發(fā)明涉及的非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置的主體結(jié)構(gòu)包括錨桿桿體、裸光纖、光柵傳感器、鎧裝光纜、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、千斤頂、反力梁、鋼套筒、錨具、第一鋼板、第二鋼板、第三鋼板、墊層和錨桿孔；玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)全螺紋實(shí)心結(jié)構(gòu)的錨桿桿體下端插入錨桿孔內(nèi)；裸光纖內(nèi)刻入光柵傳感器形成裸露的光纖光柵串，錨桿中間部位沿長(zhǎng)度方向埋設(shè)串有光纖光柵串，裸光纖的外表面涂層為與錨桿桿體具有融合性的聚合物；錨桿桿體端頭部位的裸光纖用鎧裝光纜保護(hù)，鎧裝光纜和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；兩個(gè)第一鋼板安放于墊層的上表面并對(duì)稱放置于錨桿桿體兩側(cè)，每個(gè)第一鋼板中間放置有一個(gè)千斤頂，千斤頂為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁中間預(yù)留孔洞，反力梁放置在兩個(gè)并聯(lián)的千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設(shè)第二鋼板，用于提高反力梁的局部受壓強(qiáng)度；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨桿桿體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內(nèi)側(cè)以充填環(huán)氧樹(shù)脂的方式與錨桿桿體相連，外側(cè)與錨具焊接式連接，防止測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體材料的破壞；鋼套筒的內(nèi)徑大于錨桿桿體的直徑；千斤頂上升時(shí)，反力梁、鋼套筒、錨具和第三鋼板構(gòu)成的整體共同提供加載反力。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其測(cè)試方法簡(jiǎn)單，使用的裝置安裝方便，測(cè)量精度高，靈敏度高，抗電磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)、成活率高，能夠自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0015]圖1為本發(fā)明涉及的非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明涉及的錨桿桿體下端橫剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明涉及的錨具、鋼套筒和錨桿桿體連接結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明涉及的反力梁橫剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0019]下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例:
[0021]本實(shí)施例在非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置中實(shí)現(xiàn)，其具體測(cè)試過(guò)程為:
[0022](I)、根據(jù)錨桿桿體I的應(yīng)力測(cè)試斷面確定光柵傳感器3位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖2上形成裸露的光纖光柵串，在錨桿桿體I加工成型的過(guò)程中，在錨桿I中間部位沿長(zhǎng)度方向埋設(shè)光纖光柵串并將光纖光柵串一起澆筑成型，錨桿I端頭部位的裸光纖2采用鎧裝光纜4保護(hù)；
[0023](2)、根據(jù)錨桿桿體I的尺寸在被測(cè)巖土地基進(jìn)行鉆孔形成錨桿孔14，錨桿孔14與地面相垂直；
[0024](3)、將錨桿桿體I插入錨桿孔14內(nèi)直至錨桿桿體I底端到達(dá)錨桿孔14底部，安裝過(guò)程中保持錨桿體I垂直，且錨桿桿體I位于錨桿孔14中央；
[0025](4)、將錨桿孔14的外端連接好注漿管，并將注漿管伸至錨桿孔14底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達(dá)注漿孔7頂端時(shí)將注漿管拔出并關(guān)閉注漿泵，完成注漿過(guò)程；
[0026](5)、注漿完成后將注漿孔14頂端人工抹平，在錨桿桿體I安裝鋼套筒8，鋼套筒8通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與錨桿桿體I緊密粘結(jié)，鋼套筒的長(zhǎng)度由設(shè)計(jì)錨固力控制；
[0027](6)、在墊層13上以錨桿體I為中心對(duì)稱放置第一鋼板10，在第一鋼板10中央放置油壓千斤頂6，千斤頂6上對(duì)稱 放置第二鋼板11，然后在第二鋼板11上安放反力梁7，反力梁7上安放第三鋼板12，在第三鋼板12上安裝錨具9，錨具9與鋼套筒8以焊接的方式緊密連接；
[0028](7)、將鎧裝光纜4接入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5，檢查測(cè)試裝置連接是否完好，并檢查光柵傳感器3的成活率，成活率不低于90% ；
[0029](8)、按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)要求，采用同步千斤頂分級(jí)加載，使每臺(tái)千斤頂?shù)呢?fù)荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致錨桿提前破壞；在錨桿桿體受拉過(guò)程中記錄光柵傳感器3的波長(zhǎng)變化和千斤頂6上的油壓表讀數(shù)，利用公式Λ λΒ=Λ λΒε + Λ λ^=λΒ (ΚΕ Λ ex+KtAt)反算測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體應(yīng)力變化，其中，Δ λ ,為應(yīng)變和溫度共同作用時(shí)光柵傳感器3中心波長(zhǎng)變化量；Λ λΒε為光柵傳感器3受到拉力或者壓力作用時(shí)，中心波長(zhǎng)變化量；Λ λ J為溫度發(fā)生變化時(shí)，光柵傳感器3中心波長(zhǎng)變化量；λ Β為不受外力、溫度為O時(shí)光柵傳感器3的初始波長(zhǎng)；K Ε為光柵傳感器3應(yīng)變靈敏系數(shù)；Δ εχ為軸向應(yīng)變改變量；Kt為光柵傳感器3溫度敏感系數(shù)；AtS溫度變化量。
[0030]本實(shí)施例涉及的非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置的主體結(jié)構(gòu)包括錨桿桿體1、裸光纖2、光柵傳感器3、鎧裝光纜4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5、千斤頂6、反力梁7、鋼套筒8、錨具9、第一鋼板10、第二鋼板11、第三鋼板12、墊層13和錨桿孔14 ;玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)全螺紋實(shí)心結(jié)構(gòu)的錨桿桿體I下端插入錨桿孔14內(nèi)；裸光纖2內(nèi)刻入光柵傳感器3形成裸露的光纖光柵串，錨桿I中間部位沿長(zhǎng)度方向埋設(shè)串有光纖光柵串，裸光纖2的外表面涂層為與錨桿桿體I具有融合性的聚合物；錨桿桿體I端頭部位的裸光纖2用鎧裝光纜4保護(hù)，鎧裝光纜4和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5連接；兩個(gè)第一鋼板10安放于墊層13的上表面并對(duì)稱放置于錨桿桿體I兩側(cè)，每個(gè)第一鋼板10中間放置有一個(gè)千斤頂6，千斤頂6為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁7為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁7中間預(yù)留孔洞，反力梁7放置在兩個(gè)并聯(lián)的千斤頂6上，反力梁7和千斤頂6之間增設(shè)第二鋼板11，用于提高反力梁7的局部受壓強(qiáng)度；反力梁7的頂部制有第三鋼板12，第三鋼板12上固定制有錨具9 ;錨桿桿體I上端套制有鋼套筒8，鋼套筒8的內(nèi)側(cè)以充填環(huán)氧樹(shù)脂的方式與錨桿桿體I相連，外側(cè)與錨具9焊接式連接，防止測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體I材料的破壞；鋼套筒8的內(nèi)徑大于錨桿桿體I的直徑；千斤頂6上升時(shí)，反力梁7、鋼套筒8、錨具9和第三鋼板12構(gòu)成的整體共同提供加載反力。
【權(quán)利要求】
1.一種非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于在非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置中實(shí)現(xiàn)，其具體測(cè)試過(guò)程為: (1)、根據(jù)錨桿桿體的應(yīng)力測(cè)試斷面確定光柵傳感器位置，將光柵傳感器3刻入到裸光纖上形成裸露的光纖光柵串，在錨桿桿體加工成型的過(guò)程中，在錨桿中間部位沿長(zhǎng)度方向埋設(shè)光纖光柵串并將光纖光柵串一起澆筑成型，錨桿端頭部位的裸光纖采用鎧裝光纜保護(hù)； (2)、根據(jù)錨桿桿體的尺寸在被測(cè)巖土地基進(jìn)行鉆孔形成錨桿孔，錨桿孔與地面相垂直； (3)、將錨桿桿體插入錨桿孔內(nèi)直至錨桿桿體底端到達(dá)錨桿孔底部，安裝過(guò)程中保持錨桿體垂直，且錨桿桿體位于錨桿孔中央； (4)、將錨桿孔的外端連接好注漿管，并將注漿管伸至錨桿孔底端，用注漿泵將漿液沿著注漿管注入，待注漿液到達(dá)注漿孔頂端時(shí)將注漿管拔出并關(guān)閉注漿泵，完成注漿過(guò)程； (5)、注漿完成后將注漿孔頂端人工抹平，在錨桿桿體安裝鋼套筒，鋼套筒通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與錨桿桿體緊密粘結(jié)，鋼套筒的長(zhǎng)度由設(shè)計(jì)錨固力控制； (6)、在墊層上以錨桿體為中心對(duì)稱放置第一鋼板，在第一鋼板中央放置帶有油壓表的千斤頂，千斤頂上對(duì)稱放置第二鋼板，然后在第二鋼板上安放反力梁，反力梁上安放第三鋼板，在第三鋼板上安裝錨具，錨具與鋼套筒以焊接的方式緊密連接； (7)、將鎧裝光纜接入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，檢查測(cè)試裝置連接是否完好，并檢查光柵傳感器的成活率，成活率不低于90% ； (8)、按《建筑基坑支護(hù)技術(shù) 規(guī)程》(JGJ120-2012)要求，采用同步千斤頂分級(jí)加載，使每臺(tái)千斤頂?shù)呢?fù)荷均衡，保證起升及下降速度的同步，防止拉拔荷載裝置可能產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致錨桿提前破壞；在錨桿桿體受拉過(guò)程中記錄光柵傳感器的波長(zhǎng)變化和千斤頂上的油壓表讀數(shù)，利用公式AXB=AXBE + AXBt=XB(KEA ε x+Kt At)反算測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體應(yīng)力變化，其中，Λ λ Β為應(yīng)變和溫度共同作用時(shí)光柵傳感器中心波長(zhǎng)變化量；Λ λΒε為光柵傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，中心波長(zhǎng)變化量；Λ 為溫度發(fā)生變化時(shí)，光柵傳感器中心波長(zhǎng)變化量；λΒ為不受外力、溫度為O時(shí)光柵傳感器的初始波長(zhǎng)；K E為光柵傳感器應(yīng)變靈敏系數(shù)；Δ εχ為軸向應(yīng)變改變量；Kt為光柵傳感器溫度敏感系數(shù)；Δ t為溫度變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于涉及的非金屬抗浮錨桿桿體應(yīng)力測(cè)試裝置的主體結(jié)構(gòu)包括錨桿桿體、裸光纖、光柵傳感器、鎧裝光纜、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、千斤頂、反力梁、鋼套筒、錨具、第一鋼板、第二鋼板、第三鋼板、墊層和錨桿孔；玻璃纖維增強(qiáng)聚合物全螺紋實(shí)心結(jié)構(gòu)的錨桿桿體下端插入錨桿孔內(nèi)；裸光纖內(nèi)刻入光柵傳感器形成裸露的光纖光柵串，錨桿中間部位沿長(zhǎng)度方向埋設(shè)串有光纖光柵串，裸光纖的外表面涂層為與錨桿桿體具有融合性的聚合物；錨桿桿體端頭部位的裸光纖用鎧裝光纜保護(hù)，鎧裝光纜和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；兩個(gè)第一鋼板安放于墊層的上表面并對(duì)稱放置于錨桿桿體兩側(cè)，每個(gè)第一鋼板中間放置有一個(gè)千斤頂，千斤頂為帶有油壓表的油壓千斤頂；反力梁為兩根工字鋼焊接而成的箱型截面，反力梁中間預(yù)留孔洞，反力梁放置在兩個(gè)并聯(lián)的千斤頂上，反力梁和千斤頂之間增設(shè)第二鋼板，用于提高反力梁的局部受壓強(qiáng)度；反力梁的頂部制有第三鋼板，第三鋼板上固定制有錨具；錨桿桿體上端套制有鋼套筒，鋼套筒的內(nèi)側(cè)以充填環(huán)氧樹(shù)脂的方式與錨桿桿體相連，外側(cè)與錨具焊接式連接，防止測(cè)試過(guò)程中錨桿桿體材料的破壞；鋼套筒的內(nèi)徑大于錨桿桿體的直徑；千斤頂上升時(shí)，反力梁、鋼套筒、錨具和第三鋼板構(gòu)成的整體共同提供加載反力。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK103487179SQ201310474063
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】張明義, 白曉宇, 張鵬, 閆楠, 寇海磊 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)