相似模拟试验用直读式锚杆测力计的制作方法

相似模拟试验用直读式锚杆测力计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种错杆测力计，尤其设及一种相似模拟试验用直读式错杆测力 计。
【背景技术】
[0002] 在矿山、隧道和边坡的支护施工中，为防止岩体变形或失稳而造成安全事故，主要 采用错杆支护对岩体进行加固。错杆支护能充分调动围岩的自身承载能力，是一种对原岩 扰动小、支护效率高、施工速度快、安全可靠的支护技术；尤其是预应力错杆，在矿山、水利、 交通等各类地下工程中有着广泛的应用。
[0003] 相似模拟试验是研究各类地下工程问题的一种重要科学手段，对推断实际工程中 可能出现的力学现象及岩体压力分布规律起着重要的作用。然而，在地下工程错杆支护相 似模拟试验中，如何检测错杆预应力值的大小一直是困扰学者们的难题。为了解决该类问 题，学者们进行了深入的研究，并提出了许多方案。
[0004] 例如；中国实用新型专利102706492A公开了一种地下工程模型试验用错杆测力 计，其主体为合金圆管，合金圆管上设置有两个相对圆屯、对称的错杆孔，在两错杆孔之间的 圆管上固定有电阻应变传感器，在电阻应变传感器上有导线与其连接。该装置通过电阻应 变仪测量得到合金圆管的应变值，再对照标定得到的错杆受力-测力计应变关系曲线从而 得到错杆受力，测试精度较高；但是，大量的连接线给错杆的安装造成很多的不便，且根据 提前标定的错杆受力-测力计应变关系曲线得到错杆的受力值的大小，实际操作流程太复 杂。
[0005] 中国实用新型专利102704970B公开了一种由杆体、托盘、弹黃、螺母组成的地下 工程模型试验用预应力错杆。该装置通过记录螺母的旋转圈数来确定施加受力值的大小， 结构简单；但在实际操作中，螺母的旋转圈数很容易记错；并且该装置不能直接显示错杆 受力值的大小，使用起来不甚方便。 【实用新型内容】
[0006] 针对现有的相似模拟试验用错杆测力装置的上述不足，本实用新型提供了一种相 似模拟试验用直读式错杆测力计。该装置既可W在各类复杂条件下保持测量精度，又可W 通过反光镜直接读取错杆受力值的大小。
[0007] 本实用新型一种相似模拟试验用直读式错杆测力计由环形腔体、弹黃W及传力环 组成。
[0008] 所述的环形腔体由两个半径不同的圆环构成；较大圆环侧面有一条形孔，条形孔 两侧标有刻度，单位为N，其值根据W下公式确定：
[0009] F=ALXk；
[0010] 式中，F为错杆受力值的大小，k为弹黃的弹性常数，&L为弹黃的压缩长度。
[0011] 所述的弹黃位于环形腔体的腔内并与环形腔体的底部固定在一起；传力环下端位 于环形腔体的腔内并与弹黃接触。
[0012] 所述的传力环下部连接有指针与反光镜，其中反光镜的法向与传力环轴向的夹角 为45° ;指针和反光镜通过穿过条形孔的连接杆与传力环连接，通过反光镜可直接读取错 杆受力值的大小。
[0013] 本实用新型相似模拟试验用直读式错杆测力计，其工作方法为：安装错杆时将直 读式错杆测力计加装在螺母前，施加预应力时，直读式错杆测力计受到托盘与螺母的挤压； 将压力通过传力环传递给环形腔体内的弹黃，使弹黃产生压缩变形；传力环随着弹黃的压 缩而相对于环形腔体向下移动，从而带动指针与反光镜相对于条形孔向下移动；通过反光 镜可W方便地观察指针所指的条形孔两侧的刻度值，此刻度值即为错杆受力值的大小；待 读数达到设计值时，停止旋转螺母。
[0014] 本实用新型的一种用于相似模拟试验的错杆测力计有如下优点：
[0015] (1)本实用新型一种直读式错杆测力计，不含任何电式应变片和电路，能在各种 复杂环境下保持较高的精度，适用广泛；
[0016] (2)可通过测力计上的反光镜直接读取错杆受力值的大小，并可随时掌握错杆受 力值的大小变化，使用方便；
[0017] (3)本实用新型装置原理简明、制作成本低、安装流程简单、操作方便，大大提高 了巷道、桐室相似模拟试验的试验效率。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型用于相似模拟试验的直读式错杆测力计的结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型用于相似模拟试验的直读式错杆测力计的内部结构示意图。
[0020] 图例说明；1-传力环；2-环形腔体；3-指针；4-刻度；5-反光镜；6-条形孔；7-弹 黃。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图与实例对本实用新型做进一步说明。
[0022] 如图1、2所示，所述的相似模拟试验的用错杆测力计由传力环1、环形腔体2和弹 黃7组成。
[0023] 所述的环形腔体2由两个半径不同的圆环构成；较大圆环侧面有一条形孔6,条形 孔6两侧标有刻度4,单位为N，其值根据W下公式确定：
[0024] F=化Xk;
[00巧]式中，F为错杆受力值的大小，k为弹黃7的弹性常数，AL为弹黃7的压缩长度。
[0026] 所述的弹黃7位于环形腔体2的腔内并与环形腔体2的底部固定在一起；传力环 1下端位于环形腔体2的腔内并与弹黃7接触。
[0027] 所述的传力环1下部连接有指针3与反光镜5,其中反光镜5的法向与传力环1轴 向的夹角为45° ;指针3和反光镜5通过穿过条形孔6的连接杆与传力环1连接，通过反光 镜5可直接读取错杆受力值的大小。
[0028] 本实用新型相似模拟试验用直读式错杆测力计，其具体工作方法如下：
[0029] 安装错杆时将直读式错杆测力计加装在螺母前，施加预应力时，直读式错杆测力 计受到托盘与螺母的挤压；将压力通过传力环1传递给环形腔体2内的弹黃7,使弹黃7产 生压缩变形；传力环1随着弹黃7的压缩而相对于环形腔体2向下移动，从而带动指针3与 反光镜5相对于条形孔6向下移动；通过反光镜5可W方便地观察指针3所指的条形孔6 两侧的刻度4值，此刻度4值即为错杆受力值的大小；待读数达到设计值时，停止旋转螺母。
【主权项】
1. 一种相似模拟试验用直读式锚杆测力计，它是由环形腔体、弹簧和传力环组成，其特 征在于：所述的环形腔体由两个半径不同的圆环构成，较大圆环侧面有条形孔，条形孔两侧 标有刻度，单位为N。
2. 如权利要求1所述的相似模拟试验用直读式锚杆测力计，其特征在于：所述的弹簧 位于环形腔体的腔内并与环形腔体的底部固定在一起；传力环下端位于环形腔体的腔内并 与弹簧接触。
3. 如权利要求1或2所述的相似模拟试验用直读式锚杆测力计，其特征在于：所述的 传力环下部连接有指针与反光镜；指针与反光镜位于环形腔体上的条形孔外侧，并通过穿 过的条形孔的连接杆与传力环连接。
【专利摘要】本实用新型提供了一种相似模拟试验用直读式锚杆测力计，它由环形腔体、腔体内的弹簧和传力环组成；传力环底部位于环形腔体的腔内并与弹簧接触；腔体侧面设标有刻度的条形孔；传力环下部连接有指针与反光镜，指针和反光镜穿过条形孔与传力环相连，通过反光镜可直接读取锚杆受力值的大小。本装置原理简单，安装方便，操作简便，适用性广泛，制作成本低，并且可重复利用，解决了相似模拟试验中锚杆受力检测难的问题。
【IPC分类】G01L1-04
【公开号】CN204612844
【申请号】CN201420651429
【发明人】陈佃浩, 李廷春, 尚黎明, 段会玲, 徐开山, 吴帅, 杜贻腾, 吕连勋, 张仕林
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年11月4日