CN114441286A - 基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置 - Google Patents

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CN114441286A
CN114441286A CN202111507802.8A CN202111507802A CN114441286A CN 114441286 A CN114441286 A CN 114441286A CN 202111507802 A CN202111507802 A CN 202111507802A CN 114441286 A CN114441286 A CN 114441286A
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CN202111507802.8A
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徐连坤
李钟顺
王若展
郭景琢
程雪松
周强
张润泽
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Tianjin University
China Construction Infrastructure Co Ltd
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Tianjin University
China Construction Infrastructure Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，包括连接在模拟锚杆上的拉力计和锚杆轴力控制机构，所述锚杆轴力控制机构包括固定支架，在所述固定支架上设有左右两根直线导轨和一根旋转丝杆，三者互相平行，所述旋转丝杆由变频电机驱动，所述变频电机固装在所述固定支架上，由控制器控制，在所述旋转丝杆上连接有螺母座，所述螺母座与两根所述直线导轨滑动连接，在所述螺母座的一侧固接有与模拟锚杆连接的固定平台。本发明可以动态精确调节锚杆轴力，从而模拟锚杆轴力缓慢失效的过程，并且本发明结构简单，操作方便，能控制锚杆轴力减小的速率，模拟锚杆受到腐蚀等情况下的实际破坏过程。

Description

基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置
技术领域
本发明涉及基坑工程中的一种试验装置，特别是一种基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置。
背景技术
锚杆支护作为一种常见的基坑支护体系，多用于工程规模大，周边环境复杂，基坑形状不规则的情形。在锚杆支护基坑中，锚杆的合理使用能有效控制土体变形，减小围护结构内力，同时降低工程成本，提高施工效率。但是在实际工程中，由于锚杆的设计和施工不当引起的基坑坍塌事故也时有发生。
近年来，众多学者已经对大量锚杆工程实例或事故案例进行了分析。例如International Federation for Prestressing(FIP)对35个锚杆支护工程案例进行了统计分析，其中很多工程中锚杆存在失效的风险，甚至已有工程因锚杆失效引发了结构垮塌。研究发现，锚杆失效可能由诸多因素引发，如暴露在外的锚头破坏，筋体锈蚀导致的锚杆钢筋破断，注浆不足或地下水侵蚀导致的土体与锚固段之间的粘结破坏等。
由于锚杆支护体系试验的复杂性，目前针对锚杆支护基坑中锚杆失效的模型试验研究开展较少。实际案例表明，锚杆在使用过程中受到腐蚀等作用，承载力逐渐降低，其失效过程会持续一定时间，但在此过程中锚杆仍然承担一定承载力。目前大多数模型试验难以控制锚杆缓慢失效，因此有必要提供一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢减小的装置，解决目前基坑锚杆支护模型试验中模拟锚杆轴力缓慢失效的问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，用以模拟基坑锚杆支护中锚杆轴力缓慢失效的过程。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，包括连接在模拟锚杆上的拉力计和锚杆轴力控制机构，所述锚杆轴力控制机构包括固定支架，在所述固定支架上设有左右两根直线导轨和一根旋转丝杆，三者互相平行，所述旋转丝杆由变频电机驱动，所述变频电机固装在所述固定支架上，由控制器控制，在所述旋转丝杆上连接有螺母座，所述螺母座与两根所述直线导轨滑动连接，在所述螺母座的一侧固接有与模拟锚杆连接的固定平台。
所述固定平台通过固定夹具与模拟锚杆连接，所述固定夹具设置在所述固定平台上。
在所述固定平台上设有连接孔。
所述固定支架设有底板，在所述底板上设有固定安装孔。
所述固定平台是由钢板制成的。
本发明具有的优点和积极效果是：试验过程中，采用控制器调节电机转速，进而控制螺母座、固定平台和模拟锚杆的上升或下降，使模拟锚杆的轴力随之增大或减小，并通过拉力计精确测量，可以动态精确调节锚杆轴力，从而模拟锚杆轴力缓慢失效的过程，并且本发明结构简单，操作方便，能控制锚杆轴力减小的速率，模拟锚杆受到腐蚀等情况下的实际破坏过程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的锚杆轴力控制机构的结构示意主视图；
图3为图2的侧视图；
图4为本发明应用的示意图。
图中：1、控制器；2、锚杆轴力控制机构；3、模拟锚杆；4、拉力计；5、变频电机； 6、固定支架；7、联轴器；8、旋转丝杆；9、固定夹具；10、固定平台；11、螺母座； 12、底板；13、直线导轨；14、模拟支护桩；15、冠梁；16、滑轮。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图4，一种基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，包括连接在模拟锚杆3上的拉力计4和锚杆轴力控制机构2。
所述锚杆轴力控制机构2包括固定支架6，在所述固定支架6上设有左右两根直线导轨13和一根旋转丝杆8，三者互相平行，所述旋转丝杆8由变频电机5驱动，所述变频电机5固装在所述固定支架6上，由控制器1控制，与旋转丝杆8通过联轴器7连接。
在所述旋转丝杆8上连接有螺母座11，所述螺母座11与两根所述直线导轨13滑动连接，在所述螺母座11的一侧固接有与模拟锚杆3连接的固定平台。
在本实施例中，所述固定平台10通过固定夹具9与模拟锚杆3连接，所述固定夹具9设置在所述固定平台10上。也可以在所述固定平台10上设有连接孔，用于连接模拟锚杆3。所述固定支架6设有底板12，在所述底板12上设有固定安装孔，便于固定支架6 的安装固定。所述固定平台10是由钢板制成的。
请参见图4，上述装置的应用包括以下步骤：
1)根据试验要求，将锚杆轴力控制机构固定于设定位置；
2)将模拟支护桩14、冠梁15和模拟锚杆等放置于基坑预定位置，制备模型土体；
3)在模拟锚杆上连接拉力计，并绕过滑轮16锚固于固定平台上，调试、架设试验监测设备后，进行模拟基坑开挖，开挖到预定深度后停止开挖，并对锚杆轴力等各项检测指标进行检测。此外，开挖过程中还可对锚杆施加精确的轴力预应力，模拟工程中预应力锚杆的使用。
4)调节控制器使锚杆固定平台按照试验要求速率下降，此时锚杆轴力缓慢减小，达到锚杆轴力缓慢减小的效果。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，其特征在于，包括连接在模拟锚杆上的拉力计和锚杆轴力控制机构，
所述锚杆轴力控制机构包括固定支架，在所述固定支架上设有左右两根直线导轨和一根旋转丝杆，三者互相平行，所述旋转丝杆由变频电机驱动，所述变频电机固装在所述固定支架上，由控制器控制，
在所述旋转丝杆上连接有螺母座，所述螺母座与两根所述直线导轨滑动连接，在所述螺母座的一侧固接有与模拟锚杆连接的固定平台。
2.根据权利要求1所述的基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，其特征在于，所述固定平台通过固定夹具与模拟锚杆连接，所述固定夹具设置在所述固定平台上。
3.根据权利要求1所述的基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，其特征在于，在所述固定平台上设有连接孔。
4.根据权利要求1所述的基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，其特征在于，所述固定支架设有底板，在所述底板上设有固定安装孔。
5.根据权利要求1所述的基坑模型试验中精确控制锚杆轴力缓慢失效的装置，其特征在于，所述固定平台是由钢板制成的。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021004015A1 (zh) * 2019-07-05 2021-01-14 山东科技大学 锚杆（索）支护结构测试及锚固***性能综合试验装置及方法

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王若展: "桩锚支护基坑局部锚杆失效引发的连续破坏机理研究", 《万方数据知识服务平台》, pages 2 *
郑刚;雷亚伟;程雪松;李溪源;王若展;: "局部锚杆失效对桩锚基坑支护体系的影响及其机理研究", 岩土工程学报, no. 03 *

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