一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置，包括加载弹簧管，套于张力螺栓外侧，用于将外部施加的扭转力传递给张力螺母；所述加载弹簧管内侧固定设有弹簧片，用于对载力齿传递扭转力，并在超过其弹性模量时与载力齿分离；张力螺栓，包括相互配合张力螺母和张力螺杆，用于收敛测量张力加载；所述张力螺母外侧固定有载力齿，用于接收弹簧片传递的扭转力。本发明还公开了一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载方法。本发明特有的恒定弹性模量高精密弹簧片，克服了由于不同测量人在读刻度线时视角和观念不同以及刻度线宽度影响等造成的测量误差，并且只需要单一扭转操作，大大方便了测量工作，效率得到显著提高。
【专利说明】一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置及方法。
技术背景
[0002]监控量测技术是现代隧道施工的重要组成部分，是信息化设计与指导施工的重要内容。由于隧道工程的受力特点及其复杂性，通过施工现场监控量测所得到的围岩动态信息，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施做时间，以及修改施工方法、调整围岩类别、变更支护设计参数、调整预留变形量等修正设计提供原始依据。隧道周边收敛和拱顶下沉值是隧道开挖时围岩动态、围岩条件、支护效果的综合体现，其量测结果可用于判断周边围岩的稳定性、初期支护是否妥当及衬砌、仰拱的灌注时间等，是监控量测的重点。
[0003]用于隧道周边收敛测量的仪器主要是收敛计，在用收敛计进行两次不同的收敛测量时，必须保证收敛计的张紧状态相同，这样才能保证监测数据的准确性。目前，国内外大多数的收敛计都是利用读张拉刻度线确定张紧状态，但是由于不同测量人在读刻度线时视角和观念不同以及刻度线宽度影响等，会使测量数据产生较大的误差，且读刻度线操作极不方便。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于设计一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置及方法，有效减少测量误差，保证测量精度，提高监控量测效率。
[0005]为实现上述目的，本设计采用如下技术方案:
[0006]一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置，包括加载弹簧管，套于张力螺栓外侧，用于将外部施加的扭转力传递给张力螺母；
[0007]所述加载弹簧管内侧固定设有弹簧片，用于对载力齿传递扭转力，并在超过其弹性模量时与载力齿分离；
[0008]张力螺栓，包括相互配合张力螺母和张力螺杆，用于收敛测量张力加载；
[0009]所述张力螺母外侧固定有载力齿，用于接收弹簧片传递的扭转力。
[0010]加载弹簧管套在张力螺栓外侧并在两端卡住但可以自由扭转，管内侧壁设有高精密弹簧片与张力螺母外设载力齿啮合。
[0011]所述加载弹簧管为不锈钢材料，管内侧壁带有恒定弹性模量高精密弹簧片，加载时弹簧片发生弹性变形，当达到设定的恒定力矩时，弹簧片变形量达到最大值，加载弹簧管不再加力；反向扭转时弹簧片变形量的最大值远大于加载时弹簧片变形量的最大值。
[0012]所述张力螺栓为不锈钢材料，螺纹质量高，包括张力螺母和张力螺杆，张力螺母外设载力齿，管内为高质量螺纹。
[0013]本发明还提供了一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载方法，包括以下几
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少:[0014]I)进行收敛测量张力加载时，向张紧收敛尺方向扭转加载弹簧管，弹簧片与载力齿啮合从而带动张力螺母向张紧收敛尺方向旋转，此时弹簧片产生弹性变形。
[0015]2)随着向张紧收敛尺方向扭转力矩增大，弹簧片弹性变形量越来越大，但未达到最大变形量之前一直与载力齿哨合，所以一直带动张力螺母旋转。
[0016]3)当扭转力矩达到设定的最大力矩时，弹簧片弹性变形量也达到了最大值，此时与载力齿脱离，张力螺母不再旋转，张力加载完成。
[0017]4)收敛测量结束时，反向扭转加载弹簧管，将收敛计卸载，完成操作。
[0018]本发明的有益效果是，
[0019]I)本发明特有的恒定弹性模量高精密弹簧片，进行收敛测量张力加载时，克服了由于不同测量人在读刻度线时视角和观念不同以及刻度线宽度影响等造成的测量误差。
[0020]2)本发明在进行收敛测量张力加载时，只需要单一扭转操作，大大方便了测量工作，效率得到显著提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的分解结构示意图。
[0022]图2为本发明张力加载时的结构示意图。
[0023]图3为加载弹簧管和张力螺母截面结构示意图。
[0024]其中，1、加载弹簧管；2、张力螺母；3、张力螺杆；4、高精密弹簧片；5、载力齿。【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实例对本发明做进一步说明:
[0026]如图1-3所示，一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置，其主要包括加载弹簧管1、张力螺母2、张力螺杆3、高精密弹簧片4、载力齿5。张力螺母2与张力螺杆3共同组成张力螺栓，所述加载弹簧管I内侧固定设有高精密弹簧片4，用于对载力齿5传递扭转力，并在超过其弹性模量时与载力齿5分离；张力螺栓，包括相互配合张力螺母2和张力螺杆3，用于收敛测量张力加载；所述张力螺母2外侧固定有载力齿5，用于接收高精密弹簧片4传递的扭转力。
[0027]本实施例的工作步骤如下:
[0028]I)进行收敛测量张力加载时，向张紧收敛尺方向扭转加载弹簧管1，高精密弹簧片4与载力齿5啮合从而带动张力螺母2向张紧收敛尺方向旋转，此时高精密弹簧片4产生弹性变形。
[0029]2)随着向张紧收敛尺方向扭转力矩增大，高精密弹簧片4弹性变形量越来越大，但未达到最大变形量之前一直与载力齿5哨合,所以一直带动张力螺母2旋转。
[0030]3)当扭转力矩达到设定的最大力矩时，高精密弹簧片4弹性变形量也达到了最大值，此时与载力齿5脱离，张力螺母2不再旋转，张力加载完成。
[0031]4)收敛测量结束时，反向扭转加载弹簧管1，将收敛计卸载，完成操作。
【权利要求】
1.一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置，其特征是，包括加载弹簧管，套于张力螺栓外侧，用于将外部施加的扭转力传递给张力螺母； 所述加载弹簧管内侧固定设有弹簧片，用于对载力齿传递扭转力，并在超过其弹性模量时与载力齿分离； 张力螺栓，包括相互配合张力螺母和张力螺杆，用于收敛测量张力加载； 所述张力螺母外侧固定有载力齿，用于接收弹簧片传递的扭转力。
2.如权利要求1所述的用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置，其特征是，所述加载弹簧管为不锈钢材料制成。
3.如权利要求1所述的用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载装置，其特征是，弹簧片在加载弹簧管反向扭转时的变形量的最大值大于弹簧片在加载弹簧管加载时变形量的最大值。
4.一种用于隧道监控量测中的收敛计恒力矩加载方法，其特征是，包括如下步骤: 1)进行收敛测量张力加载时，向张紧收敛尺方向扭转加载弹簧管，弹簧片与载力齿啮合从而带动张力螺母向张紧收敛尺方向旋转，此时弹簧片产生弹性变形； 2)随着向张紧收敛尺方向扭转力矩增大，弹簧片弹性变形量越来越大，但未达到最大变形量之前一直与载力齿啮合，所以一直带动张力螺母旋转； 3)当扭转力矩达到设定的最大力矩时，弹簧片弹性变形量也达到了最大值，此时与载力齿脱离，张力螺母不再旋转，张力加载完成； 4)收敛测量结束时，反向扭转加载弹簧管，将收敛计卸载，完成操作。
【文档编号】G01B21/32GK103616009SQ201310597358
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】林鹏, 许振浩, 李利平, 郭明, 孙超群, 蔡健健 申请人:山东大学