[发明专利]一种非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆及施工方法

权利要求书

1.一种非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆，由变刚度装置（1）和锚杆（18）组成，其特征在于：变刚度装置（1）由固定罩（2）、变刚度弹簧（8）、连接件（12）、活塞（15）和连轴（16）组成，其中固定罩（2）由外罩筒（3）、圆形孔（4）、密封环（5）、底座（6）和膨胀螺栓（7）组成，外罩筒（3）为圆筒钟形罩壳，其顶部中心开有圆形孔（4），密封环（5）外径与外罩筒（3）顶部圆形孔（4）孔径相等，嵌套固定于外罩筒（3）顶部的圆形孔（4）内，底座（6）为圆环形，外径大于外罩筒（3）外径，内径小于外罩筒（3）内径，外罩筒（3）的底部固定于底座（6）面上，二者共轴线，位于外罩筒（3）底端外面部分的底座（6）上开有螺栓孔，膨胀螺栓（7）穿过螺栓孔，将外罩筒（3）锚于固定点，形成固定罩（2），变刚度弹簧（8）由空心段弹簧（9）、弯起段（10）和非牛顿流体（11）组成，其中空心段弹簧（9）沿自身圆柱体轴线中空，弯起段（10）曲率不同于空心段弹簧（9），沿弹簧轴剖面弯起形成弯钩状，每段空心段弹簧（9）两端串联起弯起段（10），非牛顿流体（11）填充于空心段弹簧（9）内部，形成变刚度弹簧（8），连接件（12）由固定耳（13）和铆钉（14）组成，固定耳（13）为方形或圆形的中间开圆形小孔（19）构件，铆钉（14）的直径等于变刚度弹簧（8）的弯起段（10）弯钩内径，铆钉（14）穿过固定耳（13）上的圆形小孔（19），二者形成连接件（12），活塞（15）为圆环形，外径等于固定罩（2）内径，内径等于连轴（16）直径，连轴（16）为原柱状轴体，直径等于密封环（5）的内径，长度大于外筒罩（3）的长度，尾端设有螺纹（17），活塞（15）沿轴向固定于连轴（16）宽度方向的中部，连轴（16）穿过密封环（5），安装于固定罩（2）内部，连接件（12）分别固定于活塞（15）沿轴向的两侧，且分别于固定罩（2）内的顶部与底部，变刚度弹簧（8）一端的弯起段（10）弯钩钩住铆钉（14），固定于连接件（12），另一端同样固定于连接件（12），变刚度弹簧（8）套在连轴（16）上活塞（15）的两侧，通过连接件（12）安装固定于固定罩（2）顶部、底部与活塞（15）两侧之间的空腔内，形成完整的变刚度装置（1）；锚杆（18）的头部设有与连轴尾端的外螺纹（17a）相对应的内螺纹（17b），锚杆（18）通过螺纹（17）与变刚度装置（1）连接形成整体的完整的非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆。

2.根据权利要求1所述的非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆，其特征在于外罩筒（3）、圆形孔（4）、密封环（5）、底座（6）、变刚度弹簧（8）、活塞（15）和连轴（16），截面均为圆形或环形，其圆形的中心轴线共处于同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆，其特征在于外罩筒（3）内壁光滑，活塞（14）外侧光滑，外罩筒（3）内径等于活塞（14）外径。

4.权利要求1所述的非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆的施工方法，其特征在于，其步骤为：

步骤（1）勘察设计：查阅地震资料，勘察加固体的工程地质条件，确定锚杆参数、变刚度装置参数；

步骤（2）钻孔：测量放样，确定钻孔中心位置后钻孔至设计孔径和深度；

步骤（3）锚杆（18）施工：将锚杆（18）放置于钻孔内，注浆，等待凝固形成锚固力；

步骤（4）变刚度装置（1）组装：将外罩筒（3）、密封环（5）、底座（6）和膨胀螺栓（7）组装形成固定罩（2），将活塞（15）固定在连轴（16）的设计位置处，通过连接件（12）将变刚度弹簧（8）与活塞（15）、连轴（16）和固定罩（2）相连接组装形成变刚度装置（1）；步骤（5）非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆组装：将变刚度装置（1）上的连轴（16）尾部的外螺纹（17a）旋拧于锚杆（18）头部的内螺纹（17b），而后在与底座（6）上开设的安装膨胀螺栓（7）的孔相对应的固定体处钻孔，安装膨胀螺栓，紧固，将变刚度装置固定在固定体上；

步骤（6）恢复场地，完成施工。