專利名稱：一種試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用其進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦山支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用其進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法。
背景技術(shù)：
錨桿支護(hù)作為一種經(jīng)濟(jì)、有效的巷道支護(hù)技木，不僅能夠提高巷道支護(hù)效果，降低巷道支護(hù)成本，而且有利于采煤工作面的快速推進(jìn)和煤炭產(chǎn)量提高，已成為我國(guó)煤礦及其它礦山巷道首選的、安全高效的主要支護(hù)方式。錨桿支護(hù)效果與支護(hù)參數(shù)密切相關(guān)。錨桿支護(hù)參數(shù)包括錨桿直徑、強(qiáng)度、長(zhǎng)度、傾角、間排距，及錨桿預(yù)應(yīng)力、錨固長(zhǎng)度等。其中，傾角是影響錨桿支護(hù)效果與受カ狀態(tài)的ー個(gè) 主要因素。一般情況下，設(shè)計(jì)錨桿垂直巷道表面布置。但是，由于施工存在一定偏差，而且巷道表面大多凹凸不平，導(dǎo)致在井下巷道中，錨桿很難與表面完全垂直，存在一定傾角。此外，為了控制結(jié)構(gòu)面變形、巷道底鼓等，有時(shí)專門設(shè)計(jì)錨桿與巷道表面呈一定角度。錨桿與巷道表面不垂直，呈一定角度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題在錨桿安裝過(guò)程中，預(yù)應(yīng)カ施加效果差，螺母扭矩轉(zhuǎn)換成預(yù)應(yīng)カ的效率低，錨桿預(yù)應(yīng)カ擴(kuò)散到圍巖中的范圍??；錨桿不僅受到拉伸作用，而且受到彎曲、剪切作用，受カ狀態(tài)顯著惡化，錨桿在遠(yuǎn)低于其拉斷強(qiáng)度的情況下發(fā)生破斷，導(dǎo)致錨桿支護(hù)失效。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用其進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)傾斜錨桿力學(xué)性能進(jìn)行有效的測(cè)試，導(dǎo)致錨桿不能較好地起到支護(hù)效果等缺陷。( ニ )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一方面提供一種試驗(yàn)臺(tái)，包括待測(cè)錨桿，所述待測(cè)錨桿上設(shè)有螺紋，所述待測(cè)錨桿沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)若干個(gè)凹槽，所述凹槽對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，所述待測(cè)錨桿的一端連接螺紋鋼；臺(tái)座，所述臺(tái)座上設(shè)有用于安裝待測(cè)錨桿的安裝孔，所述臺(tái)座的底部設(shè)有鋼槽，所述螺紋鋼卡入鋼槽中；所述臺(tái)座上放置具有斜坡的斜面體，所述斜面體上設(shè)有使得待測(cè)錨桿穿過(guò)的孔隙；在所述斜面體上放置錨桿托板和調(diào)心球墊；錨桿測(cè)カ計(jì)，其安裝在所述鋼槽上，用于測(cè)量待測(cè)錨桿的軸向載荷；套筒，所述套筒套在待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端；施力単元，所述施カ単元與套筒連接，其向待測(cè)錨桿施力外力。
進(jìn)ー步地，所述待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端安裝錨桿螺母，在所述錨桿螺母和調(diào)心球墊之間設(shè)有減摩墊圈。進(jìn)ー步地，所述施カ單元為扭矩扳手，所述扭矩扳手上設(shè)有扭矩刻度。進(jìn)ー步地，所述安裝孔的孔徑大于待測(cè)錨桿直徑3_5mm。進(jìn)ー步地，述待測(cè)錨桿的長(zhǎng)度為200-500mm，所述錨桿上螺紋長(zhǎng)度為100-150mm。進(jìn)ー步地，所述斜面體的斜坡角度分別為5°、10°、15°、20° 25°和30°。另ー方面，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，具體包括步驟SI、選取一段待測(cè)錨桿，所述待測(cè)錨桿上設(shè)有螺紋，所述待測(cè)錨桿沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)若干個(gè)凹槽，所述凹槽對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，將電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線引出，并用硅 膠充填密封；步驟S2、將待測(cè)錨桿安裝在試驗(yàn)臺(tái)座上，將連接螺紋鋼的一段卡在鋼槽中；步驟S3、更換不同斜坡的斜面體進(jìn)行測(cè)試；步驟S4、待斜面體的坡度確定后，通過(guò)施カ単元向錨桿螺母施加不同大小的扭矩，每級(jí)記錄螺母扭矩值，錨桿測(cè)カ計(jì)讀數(shù)，電阻應(yīng)變儀記錄應(yīng)變片應(yīng)變值；步驟S5、試驗(yàn)完成后，對(duì)變形后的不同安裝角度的錨桿螺紋段進(jìn)行顯微觀察，分析是否存在裂紋及裂紋形態(tài)。步驟S6、根據(jù)錨桿測(cè)カ計(jì)讀數(shù)，計(jì)算錨桿拉伸應(yīng)カ；根據(jù)錨桿桿體承受的扭矩，計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)カ；根據(jù)桿體應(yīng)變片讀數(shù)，計(jì)算桿體承受的彎曲應(yīng)カ。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用該試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，可有效測(cè)試傾斜錨桿的受カ狀態(tài)和支護(hù)作用，對(duì)合理地進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)具有良好的指導(dǎo)意義。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A-A剖面；圖3為錨桿應(yīng)變片粘貼方式示意圖。圖中I :臺(tái)座；2 :斜面體；3 :待測(cè)錨桿；4 :錨桿托板；5 :調(diào)心球墊；6 :墊圈；7 :錨桿螺母；8 :套筒；9 :扭矩扳手；10 :錨桿測(cè)カ計(jì)；11 :短螺紋鋼；12 :短螺紋鋼；13 :鋼槽；14 :凹槽。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”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，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)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(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“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(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)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(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。如圖1-3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)包括臺(tái)座I、斜面體2、待 測(cè)錨桿3、錨桿托板4、調(diào)心球墊5、墊圈6、錨桿螺母7、套筒8、施力単元和錨桿測(cè)カ計(jì)10。具體的，該待測(cè)錨桿3上設(shè)有螺紋，待測(cè)錨桿的長(zhǎng)度為200-500mm，所述錨桿上螺紋長(zhǎng)度為100-150mm。待測(cè)錨桿3沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)若干個(gè)凹槽14，凹槽14對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，該待測(cè)錨桿3的一端連接兩段短螺紋鋼11和12，臺(tái)座I上設(shè)有用于安裝待測(cè)錨桿3的安裝孔，安裝孔的孔徑大于待測(cè)錨桿直徑3-5mm臺(tái)座I的底部設(shè)有鋼槽13，短螺紋鋼11和12卡入鋼槽13中；臺(tái)座I上放置具有斜坡的斜面體2，該斜面體2上設(shè)有使得待測(cè)錨桿3穿過(guò)的孔隙；在斜面體2上放置錨桿托板4和調(diào)心球墊5 ;該錨桿測(cè)カ計(jì)10安裝在所述鋼槽13上，用于測(cè)量待測(cè)錨桿3的軸向載荷；套筒8套在待測(cè)錨桿3遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端；施カ單元，所述施カ単元與套筒8連接，其向待測(cè)錨桿3施加外力。本實(shí)施例中，施力単元為扭矩扳手9，所述扭矩扳手9上設(shè)有扭矩刻度。待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端安裝錨桿螺母，在所述錨桿螺母和調(diào)心球墊之間設(shè)有減摩墊圈6。斜面體的斜坡角度分別為5°、10°、15°、20° 25。和30°。設(shè)置不同角度的斜坡用于模擬井下巷道中錨桿軸線與垂直呈5°、10°、15°、20° 25°和30°的情況。下面具體說(shuō)明ー下試驗(yàn)臺(tái)的操作方法將待測(cè)錨桿3穿過(guò)臺(tái)座I的安裝孔，該待測(cè)錨桿連接短螺紋鋼的一端卡入臺(tái)座I的鋼槽13中，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)。待將待測(cè)錨桿安裝在臺(tái)座I后，在鋼槽13上安裝錨桿測(cè)カ計(jì)10。將待測(cè)錨桿3穿過(guò)斜面體2上的孔隙、繼續(xù)安裝錨桿托板4、調(diào)心球墊5和墊圈6，在待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端安裝錨桿螺母7，在錨桿螺母7上安裝套筒8，該套筒8與扭矩板手9連接。另ー方面，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，具體包括步驟SI、選取一段待測(cè)錨桿，所述待測(cè)錨桿上設(shè)有螺紋，所述待測(cè)錨桿沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)若干個(gè)凹槽，所述凹槽對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，將電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線引出，并用硅膠充填密封。步驟S2、將待測(cè)錨桿安裝在試驗(yàn)臺(tái)座上，將連接螺紋鋼的一段卡在鋼槽中。步驟S3、更換不同斜坡的斜面體進(jìn)行測(cè)試。
步驟S4、待斜面體的坡度確定后，通過(guò)施カ単元向錨桿螺母施加不同大小的扭矩，每級(jí)記錄螺母扭矩值，錨桿測(cè)カ計(jì)讀數(shù)，電阻應(yīng)變儀記錄應(yīng)變片應(yīng)變值。具體的，通過(guò)扭矩扳手向錨桿螺母施加扭矩，逐級(jí)施加，一直加到待測(cè)錨桿能承受的最大扭矩加載級(jí)差為50-100N.m。步驟S5、試驗(yàn)完成后，對(duì)變形后的不同安裝角度的錨桿螺紋段進(jìn)行顯微觀察，分析是否存在裂紋及裂紋形態(tài)。步驟S6、根據(jù)錨桿測(cè)カ計(jì)讀數(shù)，計(jì)算錨桿拉伸應(yīng)カ；根據(jù)錨桿桿體承受的扭矩，計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)カ；根據(jù)桿體應(yīng)變片讀數(shù)，計(jì)算桿體承受的彎曲應(yīng)力，最后，計(jì)算和分析待測(cè)錨桿的拉伸、扭轉(zhuǎn)與彎曲的復(fù)合應(yīng)力。 本發(fā)明提供的試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用該試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，可有效測(cè)試傾斜錨桿的受カ狀態(tài)和支護(hù)作用，對(duì)合理地進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)具有良好的指導(dǎo)意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括 待測(cè)錨桿，所述待測(cè)錨桿上設(shè)有螺紋，所述待測(cè)錨桿沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)若干個(gè)凹槽，所述凹槽對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，所述待測(cè)錨桿的一端連接螺紋鋼； 臺(tái)座，所述臺(tái)座上設(shè)有用于安裝待測(cè)錨桿的安裝孔，所述臺(tái)座的底部設(shè)有鋼槽，所述螺紋鋼卡入鋼槽中； 所述臺(tái)座上放置具有斜坡的斜面體，所述斜面體上設(shè)有使得待測(cè)錨桿穿過(guò)的孔隙； 在所述斜面體上放置錨桿托板和調(diào)心球墊； 錨桿測(cè)カ計(jì)，其安裝在所述鋼槽上，用于測(cè)量待測(cè)錨桿的軸向載荷； 套筒，所述套筒套在待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端； 施力単元，所述施カ単元與套筒連接，其向待測(cè)錨桿施加外力。
2.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端安裝錨桿螺母，在所述錨桿螺母和調(diào)心球墊之間設(shè)有減摩墊圈。
3.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述施カ單元為扭矩扳手，所述扭矩扳手上設(shè)有扭矩刻度。
4.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述安裝孔的孔徑大于待測(cè)錨桿直徑
5.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述待測(cè)錨桿的長(zhǎng)度為200-500mm，所述待測(cè)錨桿上的螺紋長(zhǎng)度為100-150mm。
6.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述斜面體的斜坡角度分別為5°、10°、15。、20。25。和 30。。
7.ー種應(yīng)用試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟SI、選取一段待測(cè)錨桿，所述待測(cè)錨桿上設(shè)有螺紋，所述待測(cè)錨桿沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)若干個(gè)凹槽，所述凹槽對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，將電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線引出，并用硅膠充填密封； 步驟S2、將待測(cè)錨桿安裝在試驗(yàn)臺(tái)座上，將連接螺紋鋼的一段卡在鋼槽中； 步驟S3、更換不同斜坡的斜面體進(jìn)行測(cè)試； 步驟S4、待斜面體的坡度確定后，通過(guò)施カ単元向錨桿螺母施加不同大小的扭矩，每級(jí)記錄螺母扭矩值，錨桿測(cè)カ計(jì)讀數(shù)，電阻應(yīng)變儀記錄應(yīng)變片應(yīng)變值； 步驟S5、試驗(yàn)完成后，對(duì)變形后的不同安裝角度的錨桿螺紋段進(jìn)行顯微觀察，分析是否存在裂紋及裂紋形態(tài)； 步驟S6、根據(jù)錨桿測(cè)カ計(jì)讀數(shù)，計(jì)算錨桿拉伸應(yīng)カ；根據(jù)錨桿桿體承受的扭矩，計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)カ；根據(jù)桿體應(yīng)變片讀數(shù)，計(jì)算桿體承受的彎曲應(yīng)カ。
全文摘要
本發(fā)明涉及礦山支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用其進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法。該試驗(yàn)臺(tái)包括待測(cè)錨桿，其上設(shè)有螺紋，待測(cè)錨桿沿螺紋段軸向開(kāi)設(shè)凹槽，凹槽對(duì)應(yīng)位置粘貼電阻應(yīng)變片，待測(cè)錨桿的一端連接螺紋鋼；臺(tái)座，其上設(shè)有用于安裝孔，底部設(shè)有鋼槽，螺紋鋼卡入鋼槽中；臺(tái)座上放置斜面體，斜面體上設(shè)有孔隙；在斜面體上放置錨桿托板和調(diào)心球墊；錨桿測(cè)力計(jì)，其安裝在鋼槽上，套筒套在待測(cè)錨桿遠(yuǎn)離螺紋鋼的一端；施力單元，施力單元與套筒連接，其向待測(cè)錨桿施加外力。本發(fā)明提供的試驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)進(jìn)行測(cè)試傾斜錨桿力學(xué)性能的方法，可有效測(cè)試傾斜錨桿的受力狀態(tài)和支護(hù)作用，對(duì)合理地進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)具有良好的指導(dǎo)意義。
文檔編號(hào)G01N3/22GK102692351SQ20121015135
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者吳建星, 吳擁政, 康紅普 申請(qǐng)人:天地科技股份有限公司