[实用新型]一种预应力锚索的主动自适应恒阻伸长器

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程的岩体安全支护领域，更具体涉及一种预应力锚索的主动自适应恒阻伸长器，它适用于边坡工程或地下工程中采用预应力锚索加固岩体。

背景技术

受我国复杂的工程地质条件制约，水电、交通、资源、能源、国防等大型岩土工程建设，如西部水电开发、南水北调、深部矿山开采、石油/天然气开采、战略能源储存、水电边坡、地下军工掩体工程等，都涉及采用预应力锚索加固工程岩体的这一支护技术。然而，工程岩体通常都会因岩体应力卸荷作用和岩体本身时效变形特性而发生随时间不断增长的变形释放。可是，安装在工程岩体上的预应力锚索通常都无法自适应地协同这种锚固岩体的变形增长，这就导致了锚索钢绞线荷载随着时间不断增长，进而导致其超出锚索本身的极限强度而发生锚索钢绞线断裂。如在地下工程中，我国二滩水电站地下厂房修建过程中就因工程岩体突然脆性破坏而诱发大变形，导致多个锚索断裂；锦屏二级电站地下厂房与主变室之间的中隔墙也因岩体持续变形使得锚索钢绞线荷载超出极限强度而断裂。在边坡工程中，工程岩体在长期的自然营力和人为扰动下发生松弛大变形，同样导致了因锚索无法适应岩体大变形而其荷载超过其极限强度值，进而出现锚索破坏，危及边坡工程安全。

总的来看，工程岩体大变形导致在锚索荷载无法适应岩体变形的根本原因在于锚索钢绞线较低的延伸率。根据我国《预应力混凝土用钢绞线》国家标准(GB/T5224-1995)规定，预应力锚索的钢绞线都为高强度低延伸率钢材。由于这种高强度钢绞线无明显的塑性变形段，故当其锚固的工程岩体发生大变形时则钢绞线的被动张拉荷载将显著增大，在超出其极限荷载强度时即突然断裂。因此，为使得预应力锚索具有适应工程岩体可能出现大变形的能力而且又能较好地保持预应力锚索的恒定预应力，从而达到维护工程安全的目的。因此，有必要开发一种自动调节装置，使得预应力锚索在锚固岩体出现大变形时能自动伸长，从而保持锚索荷载维持在一个恒定值。

目前，国内仅有几种具有可调节预应力锚索荷载的装置，主要是采用碟形或碗形卸压托盘、可压缩衬垫或压缩环、让压弹簧等柔性措施，或通过改进钢绞线的锚具等装置来适应加固岩体的大变形。这些装置虽然可以一定上程度缓和工程岩体大变形导致锚索荷载的急剧增大，但均存在一些不足：

(1)有的调节锚索荷载的装置在适应工程岩体大变形时，还是无法完全避免和阻止锚索荷载的增大；

(2)有的调节锚索荷载的装置自身可调节变形量非常有限，在应对工程岩体大变形时其容许变形不足；

(3)有的调节锚索荷载的装置因直接利用锚索钢绞线阻滑，只能适用于低荷载条件，使得整个锚索支护体的刚度不足而造成浪费。

(4)有点调节锚索荷载的装置自身缺少必要的极限伸长时的安全保护装置。

可见，开发出一种可实现大伸长量、高阻力、主动自适应和安全极限保护的预应力锚索主动自适应恒阻伸长器对于确保岩土工程加固安全具有明显的现实意义和工程需求。

发明内容

针对上述存在问题，本实用新型的目的是在于提供了一种预应力锚索的主动自适应恒阻伸长器，具有高荷载和恒阻条件下主动调控预应力锚索的荷载增长，实现岩土工程中锚索安全地应对岩体大变形问题。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种预应力锚索的主动自适应恒阻伸长器，伸长器由厚壁外钢套、薄壁内钢套、前端卡盘、后端卡柄、螺母组成，厚壁外钢套内径稍小于薄壁内钢套接触段的外径约1～3mm，薄壁内钢套非接触段外径小于厚壁外钢套内径约3mm，厚壁外钢套前端带有内凸的锁块，厚壁外钢套后端通过丝扣与后端卡柄连接，前端卡盘通过螺母与薄壁内钢套连接，前端卡盘带有锁定钢绞线的前端锁孔，后端卡柄带有锁定钢绞线的后端锁孔，预应力锚索自适应恒阻伸长器的恒阻原理是在厚壁外钢套内径稍小于薄壁内钢套外径1～3mm的条件下将薄壁内钢套压入厚壁外钢套，从而在厚壁外钢套与薄壁内钢套之间的接触面产生恒定法向接触力，这样就实现了恒阻摩擦阻力下的厚壁外钢套与薄壁内钢套之间的相对伸长运动，当外部因素使得锚索荷载增大并超过恒阻力时，厚壁外钢套与薄壁内钢套就可以主动发生相对伸长移动，从而实时地将锚索荷载调整到原有水平。

由于采用了上述技术方案，本实用新型改革了传统锚索荷载调节装置不足，具有如下优点：