[发明专利]基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置

说明书

本发明公开了一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，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法兰，在所述固定法兰上垂直设有固定螺杆，在所述固定螺杆上插接有与其周向固定轴向滑动连接的升降螺杆，所述固定螺杆和所述升降螺杆螺纹旋向相反、螺距不等，在所述固定底板、所述固定螺杆和所述升降螺杆上设有竖向穿线孔，使用时，模拟锚杆的固定端从底部穿过所述竖向穿线孔并固定在所述升降螺杆的上端，在所述固定螺杆上配装有下螺套，在所述升降螺杆上配装有上螺套，所述上螺套和所述下螺套固接。本发明可以动态调节模拟锚杆的轴力，从而模拟基坑锚杆支护中锚杆施加预应力及轴力缓慢失效的过程。

技术领域

本发明涉及基坑模型试验技术领域，特别是一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置。

背景技术

锚杆支护是一种常见的支护形式，由于其锚固结构作用于坑外，使其具有抵抗变形能力强，占用坑内空间小，施工方便的特性，近些年已成为中等深度基坑使用最为频繁的支护形式。但是在实际工程中，由于锚杆支护基坑的设计、施工不当，国内外均发生过锚杆支护体系中因锚杆失效引发的基坑垮塌事故，例如日本、科隆、南宁、深圳等地，造成了非常严重的经济损失和人员伤亡。

近年来，众多学者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，由于锚杆结构由钢绞线及水泥浆的粘结作用传力，因此其质量往往得不到有效保证，其中很多工程中锚杆存在失效的风险，甚至在近些年有些工程发生因锚杆失效而引发基坑整体垮塌事故。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，荷载使注浆体与土体之间发生相对滑移，注浆不足使预应力损失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。现阶段针对锚杆失效的试验研究多采用对锚杆直接剪断的方式进行，然而实际工程中的锚杆失效往往具有较强的时间效应，基坑事故往往有较长的预警期，此时间段会伴随着锚杆的逐渐失效而使基坑发生过大变形最终使基坑倒塌，然而现有的试验技术无法使基坑中的锚杆达到缓慢失效的效果，试验结果往往与实际工程现象不符，因此有必要提供一种基坑模型试验中控制锚杆轴力缓慢变化的装置，用于基坑锚杆支护模型试验中模拟锚杆轴力缓慢变化的过程。

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控制锚杆轴力缓慢变化的装置，用于模拟锚杆轴力缓慢变化的过程。

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控制锚杆轴力缓慢变化的装置，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法兰，在所述固定法兰上垂直设有固定螺杆，在所述固定螺杆上插接有与其周向固定轴向滑动连接的升降螺杆，所述固定螺杆和所述升降螺杆螺纹旋向相反、螺距不等，在所述固定底板、所述固定螺杆和所述升降螺杆上设有竖向穿线孔，使用时，模拟锚杆的固定端从底部穿过所述竖向穿线孔并固定在所述升降螺杆的上端，在所述固定螺杆上配装有下螺套，在所述升降螺杆上配装有上螺套，所述上螺套和所述下螺套固接。

在所述固定螺杆顶部设有沿其轴向延伸、沿其直径方向布置的一道插槽，在所述升降螺杆的底部设有与所述插槽吻合的插头，所述插头周向固定轴向滑动地插接在所述导向槽内。

所述上螺套和所述下螺套通过法兰连接。

本发明具有的优点和积极效果是：通过巧用螺旋传动机构，使升降螺杆能够缓慢、精确地上升或下降，进而使模拟锚杆的轴力随之缓慢地增大或减小，并通过拉力计精确测量，可以动态调节模拟锚杆的轴力，从而模拟基坑锚杆支护中锚杆施加预应力及轴力缓慢失效的过程。并且本发明结构简单，操作方便，能够控制模拟锚杆轴力增大或减小的速率，模拟锚杆轴力在实际应用中缓慢变化的过程。

附图说明