CN203929292U - 一种预应力锚索应力分布测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种预应力锚索应力分布测试装置。其包括FC/PC接头入口、FC/PC接头出口、锚头封锚硂、传感光纤、预应力锚索、温度补偿光纤、保护套、粘结剂、挡板和锚头；所述预应力锚索内设有七根钢绞线，外圈为PVC管套；所述温度补偿光纤外设有保护套；所述传感光纤和温度补偿光纤用粘结剂对称固定在预应力锚索的两内侧，两者前端U型连接；所述FC/PC接头入口连接传感光纤后端并从锚头封锚硂上侧穿出，FC/PC接头出口连接温度补偿光纤后端并从锚头封锚硂下侧穿出；所述挡板位于锚头和锚头封锚硂之间。与现有技术相比，本实用新型所述预应力锚索应力分布测试装置具有稳定性好，精度高，不易受损等优点。

Description

一种预应力锚索应力分布测试装置

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体来说，涉及一种预应力锚索应力分布测试装置。

背景技术

预应力锚索技术广泛应用在边坡加固等工程领域，其具有巨大的社会经济效益。在边坡中通过将高强度钢绞线以高应力的状态固定于岩体中，提高边坡的稳定性，减小岩土体变形。

预应力锚索主要依靠内锚固段水泥浆提供的握裹力和抗拔力，大量的研究资料证实预应力锚索固定长度上的粘结应力分布极不均匀，锚固段的近端应力集中现象严重，随着荷载的增大，并在荷载传至固定长度最远端之前，预应力锚索体-注浆体界面或者注浆体-地层界面就会发生“粘结脱离”，粘结破坏使预应力锚索不能充分发挥地层锚固作用，会在内锚段引起较大的应力集中，并可能造成预应力锚索的损坏。

目前，工程上对预应力锚索的应力监测多采用常规的拉拔试验来确定极限承载力，检验安装质量是否满足设计要求。一般采用预应力锚索测力计，将预应力锚索测力计安装在锚头和锚垫板之间，监测预应力锚索在使用中的受力状态。由于地形或岩体的变化，预应力锚索上的应力作用方向与测力计监测的应力方向有差异，导致监测应力存在误差，严重的可能导致应力计的损坏而失去监测能力。对预应力锚索应力沿预应力锚索体分布规律，由于缺少合适的检测技术与器材而缺乏了解，目前，用于监测预应力锚索应力应变状态的传感器以电阻式、钢弦式和电感式传感器为主，以上传感器容易受电磁干扰、酸碱腐蚀和潮湿环境等外界恶劣环境的影响，测量精度低，难以完成对预应力锚索应力状态的实时、在线和长期监测。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种稳定性好，精度高，不易受损的预应力锚索应力分布测试装置。

本实用新型所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，所述装置包括FC/PC接头入口1、FC/PC接头出口2、锚头封锚硂3、传感光纤4、预应力锚索5、温度补偿光纤6、保护套7、粘结剂8、挡板11和锚头12；所述预应力锚索5内设有七根钢绞线9，外圈由PVC管套10保护；所述温度补偿光纤6外设有保护套7；所述传感光纤4和温度补偿光纤6用粘结剂8对称固定在预应力锚索5的两内侧，两者前端U型连接；所述FC/PC接头入口1连接传感光纤4后端并从锚头封锚硂3上侧穿出，FC/PC接头出口2连接温度补偿光纤6后端并从锚头封锚硂3下侧穿出；所述挡板11位于锚头12和锚头封锚硂3之间。

本实用新型所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，所述传感光纤4直径为2-3mm。

本实用新型所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，所述保护套7为PU管或金属管制成。

本实用新型所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，所述粘结剂8为零件精密粘合用的α-氰基丙烯酸酮粘结剂或环氧树脂粘结剂。

本实用新型所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，通过式(1)可消除温度对光纤应变的影响，便于实现对预应力锚索变形的监测。

T＝CT(vb-vb0)+T0 (1)

式中：T为温度；C_T为光纤的布里渊频移-温度系数；v_b为光纤的布里渊频移；v_b0和T₀分别为光纤初始状态的布里渊频移量和温度。

在预应力锚索上安装分布式传感光纤后，将多根预应力锚索上铺设的传感光纤通过光缆串接在一起，只需在一端测量就可以实现多根预应力锚索的同时监测，得到预应力锚索沿轴线方向任意一点上的应变，通过式(2)计算出预应力锚索轴力分布曲线：

σ_i＝Eε_i (2)

通过式(3)得到预应力锚索平均剪应力，由沿预应力锚索轴向相邻两点的应变值得到剪应力分布曲线：

τj＝(εi+1-εi)EA/πDΔL (3)

式中:σ_i为预应力锚索i点应力值，E为预应力锚索弹性模量，εi为预应力锚索i点应变值，τj为预应力锚索i点和i+1点之间的平均剪应力，A为预应力锚索截面积，D为预应力锚索直径，ΔL为预应力锚索相邻两测点之间距离。

与现有技术相比，本实用新型所述预应力锚索应力分布测试装置采用分布式光纤传感技术对预应力锚索变形进行监测，传感光纤提供准确的预应力锚索应变值，温度补偿光纤提供准确的预应力锚索温度值对应变进行修正，以得到预应力锚索实际受力状态，如预应力锚索轴向应力、预应力锚索与黏结材料之间的剪应力沿预应力锚索体分布规律，并根据出现的异常情况，采取相应的处理措施，指导边坡工程设计、施工和维护，并对边坡稳定性进行评价。此外，采用粘结剂材料能有效保护传感光纤，避免传感光纤的损坏，从而延长其使用寿命。

附图说明

图1：预应力锚索应力分布测试装置的截面图；图2：预应力锚索应力分布测试装置剖面图；1-FC/PC接头入口、2-FC/PC接头出口、3-锚头封锚硂、4-传感光纤、5-预应力锚索、6-温度补偿光纤、7-保护套、8-粘结剂、9-钢绞线、10-PVC管套、11-挡板、12-锚头。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型所述的预应力锚索应力分布测试装置做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

一种预应力锚索应力分布测试装置，所述装置包括FC/PC接头入口1、FC/PC接头出口2、锚头封锚硂3、传感光纤4、预应力锚索5、温度补偿光纤6、保护套7、粘结剂8、挡板11和锚头12；所述预应力锚索5内设有七根钢绞线9，外圈为PVC管套10；所述温度补偿光纤6外设有保护套7；所述传感光纤4和温度补偿光纤6用粘结剂8对称固定在预应力锚索5的两内侧，两者前端U型连接所述FC/PC接头入口1连接传感光纤4后端并从锚头封锚硂3上侧穿出，FC/PC接头出口2连接温度补偿光纤6后端并从锚头封锚硂3下侧穿出；所述挡板11位于锚头12和锚头封锚硂3之间。；所述传感光纤4直径为3mm；所述保护套7为PU管制成；所述粘结剂8为零件精密粘合用的α-氰基丙烯酸酮粘结剂。

与现有技术相比，本实用新型所述预应力锚索应力分布测试装置采用分布式光纤传感技术对预应力锚索变形进行监测，传感光纤提供准确的预应力锚索应变值，温度补偿光纤提供准确的预应力锚索温度值对应变进行修正，以得到预应力锚索实际受力状态，如预应力锚索轴向应力、预应力锚索与黏结材料之间的剪应力沿预应力锚索体分布规律，并根据出现的异常情况，采取相应的处理措施，指导边坡工程设计、施工和维护，并对边坡稳定性进行评价。此外，采用粘结剂材料能有效保护传感光纤，避免传感光纤的损坏，从而延长其使用寿命。

Claims (4)

1.一种预应力锚索应力分布测试装置，其特征在于，所述装置包括FC/PC接头入口(1)、FC/PC接头出口(2)、锚头封锚硂(3)、传感光纤(4)、预应力锚索(5)、温度补偿光纤(6)、保护套(7)、粘结剂(8)、挡板(11)和锚头(12)；所述预应力锚索(5)内设有七根钢绞线(9)，外圈由PVC管套(10)保护；所述温度补偿光纤(6)外设有保护套(7)；所述传感光纤(4)和温度补偿光纤(6)用粘结剂(8)对称固定在预应力锚索(5)的两内侧，两者前端U型连接；所述FC/PC接头入口(1)连接传感光纤(4)后端并从锚头封锚硂(3)上侧穿出，FC/PC接头出口(2)连接温度补偿光纤(6)后端并从锚头封锚硂(3)下侧穿出；所述挡板(11)位于锚头(12)和锚头封锚硂(3)之间。

2.根据权利要求1所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，其特征在于，所述传感光纤(4)直径为2-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，其特征在于，所述保护套(7)为PU管或金属管制成。

4.根据权利要求1所述的一种预应力锚索应力分布测试装置，其特征在于，所述粘结剂(8)为零件精密粘合用的α-氰基丙烯酸酮粘结剂或环氧树脂粘结剂。