本發(fā)明涉及錨固技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種錨桿及錨桿受力測試裝置。

背景技術(shù)：

錨固技術(shù)作為一種優(yōu)越的巖土體加固技術(shù)方法，越來越廣泛的應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，錨桿在地下工程支護領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，對于降低支護成本和減少事故發(fā)揮了重要作用。

壓電陶瓷傳感技術(shù)是隨著壓電陶瓷的發(fā)展而出現(xiàn)的嶄新的傳感技術(shù)，其中壓電電圈可以施加各種保護形式(如金屬保護、大理石保護、混凝土保護等)，壓電陶瓷能將微弱的機械振動轉(zhuǎn)化為電信號，具有高度敏感性，且測量精度高，體積小、不吸潮、壽命長，在地下工程領(lǐng)域中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

錨桿墊板與桿體作為錨桿體系中重要的組成部分，其受力狀態(tài)將直接關(guān)系到錨桿的支護性能，因此，為準確把握錨桿軸力特征，如何精確測量墊板與桿體的受力與松緊特征變化情況就顯得尤為重要?，F(xiàn)有技術(shù)中對地下工程中錨固結(jié)構(gòu)受力的監(jiān)測通常將錨桿軸力作為重要的評價指標。為了評估錨桿的支護作用和力學(xué)狀態(tài)，通常采用電阻應(yīng)變式、振弦式及光纖光柵式等測量方法，直接對錨桿的桿體進行軸力的測量。這些測量方法存在操作復(fù)雜、實施難度大等缺點。且上述受力測試的方法不能快速反映錨固結(jié)構(gòu)受力狀況。而目前并沒有同時測量錨桿桿體與墊板受力的研究的相關(guān)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種錨桿，其制作簡單，成本低。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種錨桿受力測試裝置，其能夠同時測量錨桿桿體與墊板的受力情況，操作簡便，測量精度高，抗干擾能力強，壽命長。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種錨桿，包括桿體、墊板以及用于將桿體鎖緊于第一表面的鎖緊裝置。

桿體的側(cè)壁設(shè)置有至少一個第一凹槽，每個第一凹槽內(nèi)均設(shè)置有光纖光柵傳感器。

墊板包括相對設(shè)置的第一表面和第二表面，墊板設(shè)置有與桿體配合的通孔，通孔貫穿第一表面和第二表面，第一表面設(shè)置有至少一個第二凹槽，每個第二凹槽內(nèi)均設(shè)置有壓電陶瓷傳感器。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述桿體為中空桿體。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述每個第二凹槽均與通孔連通。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述第二凹槽的數(shù)量為偶數(shù)個，偶數(shù)個第二凹槽沿通孔的軸線對稱分布。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述每個第一凹槽均沿桿體的側(cè)壁縱向開設(shè)。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述光纖光柵傳感器與壓電陶瓷傳感器分別通過粘合劑粘接于第一凹槽和第二凹槽。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述粘合劑為樹脂類粘合劑。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述墊板具有朝向第一表面一側(cè)凹陷的凹陷部，通孔設(shè)置于凹陷部。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述桿體包括與錨定物接觸的第一端面和與其相對設(shè)置的第二端面，第一凹槽內(nèi)設(shè)置有光纖，光纖的一端與光纖光柵傳感器電連接，另一端伸出第二端面。

一種錨桿受力測試裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及上述錨桿，鎖緊裝置抵靠光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器與壓電陶瓷傳感器均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接。

本發(fā)明實施例的有益效果是：在錨桿的桿體及墊板上分別設(shè)置第一凹槽與第二凹槽，在第一凹槽與第二凹槽內(nèi)分別設(shè)置光纖光柵傳感器與壓電陶瓷傳感器，將錨桿的桿體及墊板上的光纖光柵傳感器與壓電陶瓷傳感器分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接，通過光纖光柵傳感器與壓電陶瓷傳感器波形與幅值發(fā)的變化，同時測試錨桿桿體及墊板的受力情況，錨桿安裝簡便，制作成本低，錨桿受力測試裝置整體操作簡便，測量精度高，抗干擾能力強，壽命長。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的錨桿受力測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的錨桿的剖視圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的另一種墊板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的桿體的剖視圖。

圖標：100-錨桿受力測試裝置；200-錨桿；300-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；310-光纖；320-數(shù)據(jù)采集線；330-第一測試接口；340-第二測試接口；400-墊板；410-第一表面；420-第二表面；430-凹陷部；440-壓電陶瓷傳感器；450-第二凹槽；460-通孔；470-粘合劑；500-桿體；510-第二端面；530-側(cè)壁；540-第一端面；550-第一凹槽；560-光纖光柵傳感器；600-鎖緊裝置。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“水平”、“內(nèi)”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術(shù)語“水平”等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

實施例

請參照圖1，本實施例提供一種錨桿受力測試裝置100，其包括錨桿200和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)300。

請參照圖2，錨桿200包括桿體500、墊板400以及鎖緊裝置600。

請參照圖2，墊板400包括相對設(shè)置的第一表面410和第二表面420，優(yōu)選地墊板400具有朝向第一表面410一側(cè)凹陷的凹陷部430。墊板400設(shè)置有通孔460，通孔460貫穿第一表面410和第二表面420，并設(shè)置于凹陷部430，優(yōu)選地，通孔460設(shè)置于凹陷部430的中心，其大小及形狀與桿體500相配合，將桿體500設(shè)置于通孔460內(nèi)，本實施例中，桿體500的外表面與通孔460的內(nèi)表面設(shè)置有螺紋，兩者通過螺紋連接固定。

繼續(xù)參照圖2，本實施例中，第一表面410設(shè)置有第二凹槽450，并設(shè)置于凹陷部430，第二凹槽450內(nèi)設(shè)置有壓電陶瓷傳感器440，其中壓電陶瓷傳感器440能夠測量、感知動態(tài)或準靜態(tài)應(yīng)力，其體積小，質(zhì)量輕，制作成本低，測試靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單并且使用壽命長。通過粘合劑470將壓電陶瓷傳感器440粘合于第二凹槽450，并將粘合劑470填充于第二凹槽450的縫隙，起固定與保護壓電陶瓷傳感器440的作用，使壓電陶瓷傳感器440與墊板400粘接于一體，提高其穩(wěn)定性及使用壽命。本實施例粘合劑470優(yōu)選樹脂類粘合劑進行粘結(jié)，但不限于此，還可以選擇橡膠類粘合劑或橡膠與樹脂的混合粘合劑，還可以選擇502膠水、AB膠等。第二凹槽450的形狀可以根據(jù)壓電陶瓷傳感器440的不同進行適配，本實施例中圍成第二凹槽450的內(nèi)壁的橫截面為長方形，但不僅限于此，也可以為正方形、圓形、三角形、菱形等其他形狀，同時對第二凹槽450的大小也不作限制。

需要說明的是，本實施例中第二凹槽450的數(shù)量為兩個，但不限于此，第二凹槽450的數(shù)量還可以為1個或2個以上，優(yōu)選為偶數(shù)個，更優(yōu)選的是偶數(shù)個第二凹槽450沿通孔460軸線對稱分布，目的是為了更加精確的測量墊板400受力情況，其中第二凹槽450可不沿通孔460軸線對稱分布；本實施例中第二凹槽450與通孔460相通，但不限于此，例如第二凹槽450可以設(shè)置于第一表面410但不與通孔460連通。

本實施例提供的墊板400設(shè)置有凹陷部430，其第一表面410與第二表面420不平行，但不限于此，本實施例還提供另外一種墊板400，如圖3所示，該墊板400為平板結(jié)構(gòu)，即第一表面410與第二表面420平行，優(yōu)選地，通孔460設(shè)置于其中部，貫穿第一表面410與第二表面420，將桿體500設(shè)置于通孔460內(nèi)，其大小和形狀與桿體500相配合，更優(yōu)選地，第二凹槽450設(shè)置于第一表面410并與通孔460連通。

繼續(xù)參照圖2，本實施例中鎖緊裝置600優(yōu)選為螺母，其套設(shè)于桿體500，靠近墊板400的第一表面410，并抵靠壓電陶瓷傳感器440，用于將墊板400鎖緊于桿體500，螺母的內(nèi)壁設(shè)置有螺紋，與桿體500螺紋連接。需要說明的是，鎖緊裝置600還可以為其他類似于螺母的裝置。

請參照圖4，桿體500包括與錨定物接觸的第一端面540和與其相對設(shè)置的第二端面510，即第二端面510為靠近鎖緊裝置600的一端，第一端面540為進入錨定物并與其接觸的一端面，優(yōu)選地，桿體500優(yōu)選為中空桿體，采用中空桿體的目的是為了方便注漿，并且在使用時能夠增強錨桿200的支護作用，起到很好的穩(wěn)定效果，還能很好的提高工程質(zhì)量，其安裝也十分方便。本實施例的桿體500采用的是中空桿體，但不限于此，桿體500也可以為實心桿體。

繼續(xù)參照圖4，桿體500的側(cè)壁530設(shè)置有第一凹槽550，優(yōu)選地，第一凹槽550沿桿體500的側(cè)壁530縱向開設(shè)，更優(yōu)選其貫穿第一端面540和第二端面510，在第一凹槽550內(nèi)設(shè)置有光纖光柵傳感器560及光纖310，光纖310的一端與光纖光柵傳感器560電連接，另一端伸出第二端面510。本實施例中，第一凹槽550的寬度為1-2mm，本領(lǐng)域工作人員可根據(jù)實際情況設(shè)置第一凹槽550的寬度。其中通過粘合劑470將光纖光柵傳感器560粘合于第一凹槽550內(nèi)，并將粘合劑470填充于第一凹槽550的縫隙，起保護及固定光纖光柵傳感器560的作用，使光纖光柵傳感器560與墊板400粘接于一體，提高其穩(wěn)定性及使用壽命。本實施例粘合劑470優(yōu)選樹脂類粘合劑進行粘結(jié)，但不限于此，還可以選擇橡膠類粘合劑或橡膠與樹脂的混合粘合劑，還可以選擇502膠水、AB膠等。

需要說明的是，本實施例中，第一凹槽550的數(shù)量為1個，但不限于此，第一凹槽550的數(shù)量可以為1個以上。

請參照圖1，錨桿受力測試裝置100還包括數(shù)據(jù)采集線320、第一測試接口330和第二測試接口340。光纖310一端與光纖光柵傳感器560電連接，另一端與第一測試接口330電連接，數(shù)據(jù)采集線320的一端與第二測試接口340的一端電連接，另一端與壓電陶瓷傳感器440電連接，其中第一測試接口330與第二測試接口340的另一端分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)300電連接。

需要說明的是，本實施例通過光纖310、數(shù)據(jù)采集線320、第一測試接口330和第二測試接口340分別將光纖光柵傳感器560和壓電陶瓷傳感器440與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)300電連接，不限于此，也可采用其他連接方式，比如無線連接。

錨桿受力測試裝置100的工作原理是初始狀態(tài)時，由于螺母對壓電陶瓷傳感器440的擠壓作用，壓電陶瓷傳感器440具有一個初始波形。當(dāng)墊板400受到外力作用時，螺母與墊板400間的松緊程度將發(fā)生改變，對壓電陶瓷傳感器440的擠壓程度將產(chǎn)生加劇或松弛現(xiàn)象，壓電陶瓷傳感器440輸出的波形與幅值也會相應(yīng)發(fā)生變化。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)300分析得到波形與幅值變化特征，可以了解螺母與墊板400之間松緊程度的變化，再根據(jù)實驗室標定結(jié)果，進而分析出墊板400的受力情況。同理，當(dāng)桿體500受到外力作用時，桿體500上的光纖光柵傳感器560輸出波形與幅值也會發(fā)生變化，根據(jù)實驗室標定結(jié)果，通過信號分析的方法，如小波包分析、小波分析、快速傅里葉變換、時間反演等手段可以對信號做定量分析，可分析出桿體500受力情況，這樣就可以同時分析墊板400與桿體500的受力情況。

綜上所述，本發(fā)明在錨桿200的桿體500及墊板400上分別設(shè)置第一凹槽550與第二凹槽450，在第一凹槽550與第二凹槽450內(nèi)分別設(shè)置光纖光柵傳感器560與壓電陶瓷傳感器440，將桿體500及墊板400上的光纖光柵傳感器560與壓電陶瓷傳感器440分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)300電連接，通過光纖光柵傳感器560與壓電陶瓷傳感器440波形與幅值發(fā)的變化，同時測試錨桿200的桿體500及墊板400的受力情況，錨桿200安裝簡便，制作成本低，錨桿受力測試裝置100整體操作簡便，測量精度高，抗干擾能力強。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。