錨桿墊板受力測試裝置的制作方法

本實用新型涉及錨固技術領域，具體而言，涉及一種錨桿墊板受力測試裝置。

背景技術：

錨桿支護是通過圍巖內部的錨桿改變圍巖本身的力學狀態，在洞室周圍形成一個整體而又穩定的巖石帶，利用錨桿與圍巖共同作用，達到維護洞室穩定的目的。錨桿支護屬于一種積極防御的支護方法，其具有支護效果優良、用料省、施工簡單、有利于機械化操作、施工速度快等優點，近年來廣泛應用于地下工程支護領域，對于降低成本和減少事故發揮了重要作用。

由于錨桿埋置于圍巖內部，屬于隱蔽結構，其受力特性以及支護評價較為困難。為了評估錨桿的支護作用和力學狀態，通常采用電阻應變式、振弦式及光纖光柵式等測量方法，直接對錨桿的桿體進行軸力的測量。

本申請的實用新型人發現，現有技術中對地下工程中錨固結構受力的監測通常將錨桿軸力作為重要的評價指標，進而對全長范圍內錨桿桿體的軸力進行測量，該測量方法存在操作復雜、易于破壞等缺點，且上述測試方法不能快速反映錨固結構受力狀況。錨桿墊板作為錨桿體系中重要的組成部分，其受力狀態將直接關系到錨桿的支護性能，而目前并沒有通過對錨桿墊板的監控來分析錨桿受力的研究的相關報道。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種錨桿墊板受力測試裝置，采用其進行受力測試的方法便捷、準確，且能夠通過測量錨桿墊板受力情況進一步分析錨固結構的受力狀況。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種錨桿墊板受力測試裝置，包括錨桿墊板、鎖緊裝置、桿體以及數據采集系統，錨桿墊板包括用于抵靠錨固表面的第一表面及與第一表面相對設置的第二表面，錨桿墊板開設有貫穿第一表面與第二表面且與桿體配合的通孔，第二表面開設有至少一個卡槽，每個卡槽內均設置有壓電傳感組件，鎖緊裝置套設于桿體并用于將錨桿墊板與鎖緊裝置鎖緊，鎖緊裝置抵住壓電傳感組件，數據采集系統與壓電傳感組件電連接。

本實用新型實施例的有益效果是：本實用新型提供的錨桿墊板受力測試裝置，該錨桿墊板的第一表面用于抵靠錨固表面，第二表面與第一表面相對設置并開設有用于測試錨桿墊板受力情況的卡槽，并通過卡槽內設置的壓電傳感組件對錨桿墊板進行受力測試，該受力測試方法簡單，操作便捷。該錨桿墊板受力測試裝置在使用狀態下，桿體通過貫穿第一表面與第二表面的通孔與錨桿墊板配合，鎖緊裝置套設于桿體并用于將錨桿墊板與鎖緊裝置鎖緊。該錨桿墊板受力測試裝置處于使用的鎖緊狀態時，壓電傳感組件位于錨桿墊板的第一表面與鎖緊裝置之間，且鎖緊裝置抵靠壓電傳感組件。該狀態下鎖緊裝置對壓電傳感組件產生一定的壓應力，壓電傳感組件的受力情況通過與其電連接的數據采集系統進行監測和數據收集。該錨桿墊板受力測試裝置通過壓電傳感組件及數據采集系統對錨桿墊板進行受力測試，其測試操作簡便、結果準確，且通過對錨桿墊板的受力測試能夠更全面、快速地了解錨固組件的受力狀況。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例1提供的錨桿墊板受力測試裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例1提供的錨桿墊板的剖視圖；

圖3為本實用新型實施例1提供的壓電傳感器的剖視圖；

圖4為本實用新型實施例2提供的錨桿墊板受力測試裝置的結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例2提供的錨桿墊板的剖視圖。

圖標：100-錨桿墊板受力測試裝置；110-錨桿墊板；112-第一表面；114-第二表面；116-通孔；118-卡槽；120-第一卡槽；122-第二卡槽；124-壓電傳感組件；126-壓電傳感器；128-壓電墊圈；130-殼體；132-填充層；140-桿體；142-灌注空腔；150-鎖緊裝置；160-數據采集系統；162-數據采集線；200-錨桿墊板受力測試裝置；210-錨桿墊板；212-凹陷部；214-延伸板。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

術語“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，“垂直”、“平行”等術語并不表示要求部件之間絕對垂直，而是可以稍微傾斜。如“垂直”僅僅是指其方向相對而言更加垂直，并不是表示該結構一定要完全垂直，而是可以稍微傾斜。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”等應做廣義理解。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例1

請參閱圖1，本實施例提供一種錨桿墊板受力測試裝置100，包括錨桿墊板110、桿體140、鎖緊裝置150以及數據采集系統160，數據采集系統160與錨桿墊板110電連接，桿體140貫穿錨桿墊板110，鎖緊裝置150套設于桿體140并用于將錨桿墊板110與桿體140鎖緊。

具體地，請參閱圖2，錨桿墊板110用于加固錨固結構對圍巖的支護作用，其包括第一表面112、與第一表面112相對設置的第二表面114、貫穿第一表面112與第二表面114的通孔116、開設于第二表面114的卡槽118以及設置于卡槽118內的壓電傳感組件124。

在錨固結構用于支護作業時，第一表面112用于抵靠錨固表面。在本實施例中，錨桿墊板110為大致的平板結構，其第一表面112與第二表面114均為大致的平面且相互平行。錨桿墊板110呈平板結構時，其第一表面112能較好地貼合錨固表面，錨桿墊板110受力均勻且對圍巖有較好的加固作用。

在本實施例中，通孔116貫穿開設于上述大致呈平板結構的錨桿墊板110的中部，其呈大致的圓柱形，該通孔116的軸線垂直于第一面板與第二面板。第一面板的桿體140通過上述通孔116貫穿并設置于錨桿墊板110內。

通孔116開設于錨桿墊板110的中部，使錨桿墊板110的受力均勻，其能夠有效提高錨桿墊板110的支護性能及使用壽命。需要說明的是，通孔116位置不限于設置于錨桿墊板110的中部，其還可以偏心設置，也可設置在錨桿墊板110的其他任意位置。通孔116的形狀也不限于圓柱形，其可以為橢圓柱、長方體、五棱柱、六棱柱等任意形狀。

在本實施例中，卡槽118包括第一卡槽120與第二卡槽122，第一卡槽120與第二卡槽122沿上述通孔116的軸線對稱設置，第一卡槽120與第二卡槽122均與通孔116連通。

第一卡槽120與第二卡槽122內均設置有壓電傳感組件124，用于測試錨桿墊板110的受力情況。卡槽118的設置，用于安裝并保護壓電傳感組件124。第一卡槽120與第二卡槽122的對稱設置使壓電傳感組件124測得的錨桿墊板110的受力情況更準確。

此外，卡槽118與通孔116連通，其目的是便于壓電傳感組件124與鎖緊裝置150能夠充分接觸，保證該壓電傳感組件124受力測試的準確性。

需要說明的是，卡槽118的個數可以為一個或多個，卡槽118與通孔116可以連通或不連通，卡槽118的形狀也可以為能夠實現安裝壓電傳感組件124的任意形式。當卡槽118的個數為一個時，該卡槽118優選的設置方式為圓環狀設置。當卡槽118個數為多個時，優選地，卡槽118的個數為偶數個，多個卡槽118沿通孔116的軸線均勻分布于第二表面114，每個卡槽118的形狀為圓柱形或長方體形。

壓電傳感組件124包括壓電傳感器126和填充層132，壓電傳感器126設置于卡槽118內，并通過粘結劑粘結于卡槽118的遠離第二表面114的壁面，填充層132填充于卡槽118與壓電傳感器126的間隙。

請參閱圖3，壓電傳感器126包括壓電墊圈128及殼體130，殼體130包裹于壓電墊圈128外壁用于保護壓電墊圈128。優選地，該殼體130可以為金屬材料的殼體130、混凝土材料的殼體130、陶瓷材料的殼體130等。

壓電傳感器126結構簡單、體積小、質量小、功耗小、壽命長、特別具有良好的動態特性，適用于頻帶較寬的周期作用力和高速變化的沖擊力，能夠準確測定錨桿墊板110的受力情況。

在本實施例中，該壓電傳感器126為壓電陶瓷傳感器，其具有耐濕、耐高溫、耐腐蝕等優良性能，在錨固組件的支護環境下能夠進行長期準確的測定。需要說明的是，壓電傳感器126也可以選用有機材料壓電傳感器126、單晶材料壓電傳感器126等。

填充層132填充于卡槽118內壓電傳感器126的遠離第一表面112的一側，其設置的作用是進一步固定壓電傳感器126，并對壓電傳感器126起進一步的保護作用。該填充層132的材料可以選用樹脂類等材料。

桿體140對圍巖的支護起主要作用，該桿體140呈大致的圓柱形，其大小與通孔116配合，安裝使用狀態下，桿體140的一端穿過通孔116套設于錨桿墊板110內。

在本實施例中，桿體140的內部開設有貫穿桿體140的灌注空腔142。在錨固組件的安裝操作中，該灌注空腔142能夠使注漿充分填滿桿體140與圍巖之間的間隙，增強錨固組件的支護性能。桿體140的外側壁設置于外螺紋，其能夠增加桿體140與圍巖的摩擦力，進一步增強桿體140的支護性能。

需要說明的是，桿體140也可以為實心結構，桿體140的外壁也可以設置為平滑的表面。

鎖緊裝置150與桿體140配合，該鎖緊裝置150套設于桿體140并用于鎖緊錨桿墊板110與桿體140。鎖緊狀態下，該鎖緊裝置150位于第二表面114的遠離第一表面112的一側，且抵靠上述壓電傳感組件124的填充層132。

在本實施例中，鎖緊裝置150為螺母，螺母螺紋套設于桿體140。該鎖緊裝置150通過螺紋對桿體140及錨桿墊板110進行鎖緊，其鎖定效果穩固，精確性高。

數據采集系統160與數據采集線162一端電連接，數據采集線162的另一端穿過填充層132與壓電傳感器126電連接，該數據采集系統160通過數據采集線162與壓電傳感組件124電連接，用于測試錨桿墊板110的受力情況。

本實施例提供的錨桿墊板受力測試裝置100的工作原理為，將桿體140穿過通孔116設置于通孔116內，將鎖緊裝置150套設于桿體140并將錨桿墊板110與鎖緊裝置150鎖緊固定。該狀態下，鎖緊裝置150抵靠壓電傳感組件124并對壓電傳感組件124產生一定的壓應力。當錨桿墊板110受到外力作用時，鎖緊裝置150對壓電傳感組件124的擠壓程度就會加劇或者發生松弛現象，壓電傳感組件124輸出至數據采集系統160的波形也會相應發生變化。根據標定的波形與幅值變化特征與錨桿墊板110受力關系曲線，通過信號分析方法如小波包分析、小波分析、快速傅里葉變換、時間反演等對信號做反演定量分析，即可得到錨桿墊板110受力情況。

實施例2

請參閱圖4，本實施例提供一種錨桿墊板受力測試裝置200，其與實施例1的錨桿墊板受力測試裝置100大致相同，二者的區別在于，錨桿墊板210的結構不同。

請參閱圖5，錨桿墊板210包括凹陷部212及延伸板214，凹陷部212設置于錨桿墊板210中部，其朝向第二表面114的遠離第一表面112的一側凹陷。在本實施例中第一表面112與第二表面114平行，該凹陷部212呈類半球蓋型，使錨桿墊板210呈大致的“碗形”。通孔116貫穿設置于上述凹陷部212。

延伸板214與凹陷部212連接并環繞上述凹陷部212，上述延伸板214為大致的平板結構，第一表面112通過延伸板214與圍巖抵靠。

上述“碗形”結構的錨桿墊板210其加固效果明顯，錨固效果好，且在應力作用下位移量較小，將壓電傳感組件124設置于該凹陷部212，能夠使壓電傳感器126對錨桿墊板210受力情況的測量更準確。

綜上，本實用新型將壓電傳感組件設置于錨桿墊板進行錨桿墊板的受力情況的測試，通過數據采集系統進行數據采集用于受力分析，該受力測試方法簡單，操作便捷，且測試結果快速、準確。通過對錨桿墊板的受力測試能夠更全面地了解錨固組件的受力狀況。可廣泛應用于交通、水利、礦山等工程領域。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。