一种预应力锚杆界面剪应力测量装置的制作方法

本实用新型属于测量装置领域，具体涉及一种预应力锚杆界面剪应力测量装置。

背景技术：

岩土预应力锚固结构作为一种深埋于地下的高应力结构，一旦出现施工不良、结构失效等问题，进行加固处理相当困难，因此对其不仅要考虑在正常运营条件下的稳定性问题，更要考虑其长期耐久性问题。在预应力锚固结构内锚固段上存在两个界面：(1)杆体与注浆体之间的界面；(2)注浆体与围岩体之间的界面。研究表明，外荷载作用下杆体内锚固段界面剪应力分布规律直接影响其锚固效果及耐久性。

预应力锚杆界面剪应力测量装置可应用于研究诸如锚杆刚度、预应力大小、循环荷载、注浆体强度等因素对内锚固段界面剪应力分布及演化规律影响上，或将获取的现场监测数据用作对预应力锚固结构内锚固段最可能发生的破坏位置或锚固系统失效破坏模式判定上。对于岩土预应力锚固结构，由于其结构的复杂性和隐蔽性，目前尚没有简单、有效的专门用于实际工程中岩土预应力锚杆界面剪应力的测量装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种预应力锚杆界面剪应力测量装置。

为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案为：一种预应力锚杆界面剪应力测量装置，包括杆体、杆体上方与其平行设置用于导线汇入的PVC管，PVC管作为PVC管环的定位和张拉杆体时PVC管环的反力支架，用于敷设和保护导线、与PVC管连接且嵌套于杆体外侧间隔设置的至少一个PVC管环，用于保护应变测试元件应变片Ⅰ，所述的PVC管环两侧分别设置有用于穿过细钢筋的矩形孔槽，向围岩外张拉杆体时，矩形孔槽可实现细钢筋的撑开，杆体包括伸入围岩的内锚固段和伸出围岩的自由段，杆体两侧对应于每个设置有PVC管环的位置分别粘贴有用作测试元件的应变片Ⅰ，且该位置铰接有细钢筋，应变片Ⅰ根据试验要求分布于杆体的内锚固段上，细钢筋向杆体两侧分别引出粘贴有应变片Ⅱ的应变砖，且应变片Ⅱ朝向待测量界面，细钢筋为“雨伞”型骨架支撑结构，呈“鱼刺”状，PVC管环与PVC管接触部位均设置有导线穿过的预留孔，外置应变仪通过导线分别连接于应变片Ⅰ和应变片Ⅱ。

所述的应变片Ⅱ为三向应变片，其中的两向应变片相互垂直，另一向应变片位于角平分线上，每向应变片均通过导线连接至外置应变仪。

所述的应变砖分别设置于每根细钢筋的中段和细钢筋靠近围岩的一端。

所述的杆体侧面沿水平方向及底部沿竖直方向分别设置有抛物线型的对中支架，支架的两个底端抵住杆体、顶端顶住围岩，以保持本装置在围岩钻孔中居中设置。

所述的PVC管环通过螺孔及固定螺栓与PVC管固定连接，PVC管环上与PVC管接触部位设置有螺孔Ⅰ，且PVC管上沿直径方向贯穿有与螺孔Ⅰ对应的螺孔Ⅱ。

所述的应变砖一侧沿纵向设置有半圆柱形凹槽，细钢筋贴在凹槽内与应变砖胶结。

本实用新型提供了一种预应力锚杆界面剪应力测量装置，通过对预应力锚固结构界面剪应力的监测，可辅助完成对其锚固作用机理、失效破坏模式判定等方面的研究工作，弥补了缺乏专门用于实际工程中岩土预应力锚杆界面剪应力测量装置的空白，也为更好的研究岩土预应力锚固结构长期安全性和耐久性提供了帮助。

附图说明

图1是本测量装置主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本测量装置俯视图；

图4是应变砖及应变片Ⅱ示意图；

图5是杆体与应变片Ⅰ连接示意图。

其中，1、内锚固段，2、自由段，3、围岩，4、PVC管环，5、PVC管，6、应变片Ⅰ，7、细钢筋，8、对中支架，9、钻孔，10、杆体，11、应变砖，12、导线，13、固定螺栓，14、应变片Ⅱ，15、矩形孔槽。

具体实施方式

如图所述，一种预应力锚杆界面剪应力测量装置，包括杆体10、杆体10上方与其平行设置用于导线12汇入的PVC管5、与PVC管5连接且嵌套于杆体10外侧间隔设置的至少一个PVC管环4，所述的PVC管环4两侧分别设置有矩形孔槽15，杆体10包括伸入围岩3的内锚固段1和伸出围岩3的自由段2，杆体10两侧对应于每个设置有PVC管环4的位置分别粘贴有应变片Ⅰ6，且该位置铰接有细钢筋7，应变片Ⅰ6根据试验要求分布于杆体10的内锚固段1上，细钢筋7向杆体10两侧分别引出粘贴有应变片Ⅱ14的应变砖11，且应变片Ⅱ14朝向待测量界面，PVC管环4与PVC管5接触部位均设置有导线12穿过的预留孔，外置应变仪通过导线12分别连接于应变片Ⅰ6和应变片Ⅱ14。

所述的应变片Ⅱ14为三向应变片，其中的两向应变片相互垂直，另一向应变片位于角平分线上，每向应变片均通过导线12连接至外置应变仪。

所述的应变砖11分别设置于每根细钢筋7的中段和细钢筋7靠近围岩3的一端。

所述的杆体10侧面沿水平方向及底部沿竖直方向分别设置有抛物线型的对中支架8，支架的两个底端抵住杆体10、顶端顶住围岩3。

所述的PVC管环4通过螺孔及固定螺栓13与PVC管5固定连接，PVC管环4上与PVC管5接触部位设置有螺孔Ⅰ，且PVC管5上沿直径方向贯穿有与螺孔Ⅰ对应的螺孔Ⅱ。

所述的应变砖11一侧沿纵向设置有半圆柱形凹槽，细钢筋7贴在凹槽内与应变砖11胶结。

测量时具体步骤如下：

S1、岩土体钻孔；

S2、根据试验要求，杆体10两侧分别粘贴应变片Ⅰ6，使应变片Ⅰ6粘贴数量及分布位置符合要求，并对应变片Ⅰ6进行防水处理，如在应变片Ⅰ6表面涂抹防水材料；

S3、在PVC管5外侧按照应变片Ⅰ6的粘贴数量及分布位置连接设置PVC管环4，使杆体10上每个粘贴有应变片Ⅰ6的位置均对应有PVC管环4；

S4、将杆体10嵌套于PVC管环4内；

S5、细钢筋7穿过矩形孔槽15与杆体10两侧铰接，且细钢筋7为收紧状态，在细钢筋7上安装粘贴有应变片Ⅱ14的应变砖11，并对应变片Ⅱ14进行防水处理；

S6、导线12沿PVC管5敷设，PVC管5用于敷设和保护导线12，且外置应变仪通过导线12分别连接于应变片Ⅰ6和应变片Ⅱ14；

S7、将对中支架8分别焊接于杆体10侧面及底部，使支架的两个底端抵住杆体10、顶端顶住围岩3；

S8、将粘贴有应变片Ⅰ6的杆体10内锚固段1送入围岩3钻孔9中；

S9、固定PVC管5，同时向围岩3外张拉杆体10，在矩形孔槽15的配合下，将细钢筋7逐渐展开，细钢筋7与杆体10之间夹角逐渐变大，使细钢筋7呈发散状态，并使应变砖11上的应变片Ⅱ14到达预定位置；

S10、注水泥浆；

S11、通过应变仪采集应变数据，从而得到界面剪应力值。