[实用新型]受扭矩作用的预应力锚杆杆体拉伸力学性能试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地下工程支护材料试验领域，尤其涉及一种受扭矩作用的预应力锚杆杆体拉伸力学性能试验装置。

背景技术

预应力锚杆作为一种有效的支护技术，在我国煤矿工程领域应用历史已超过60年，目前已成为我国煤矿巷道的主体支护形式。在现场巷道锚杆支护施工过程中，当围岩钻孔完毕、锚杆杆体通过树脂药卷锚固、配套托盘及螺母安装完毕后，一般多采用风动扳手或扭矩扳手旋紧螺母的方式，对锚杆杆体进行张拉、施加预应力。当风动扳手或扭矩扳手的旋紧扭矩达到一定设计值时，标志着预应力锚杆安装完毕。以山东省巨野矿区赵楼煤矿煤巷为例，顶板采用KMG500高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，设计扭矩为120N·m，两帮采用KMG400左旋无纵筋全螺纹锚杆，设计扭矩为60N·m。

由于受上述施工工艺影响，锚杆安装完毕后杆体实际应处于一种拉力、扭矩共同作用状态。然而，目前关于锚杆杆体力学性能的研究，大多单纯通过室内杆体拉伸力学试验进行测试，并未考虑到锚杆安装过程中所受到的扭矩作用，这与现场实际存在一定出入。而且，当考虑锚杆拉扭共同作用时，目前还缺乏合理的试验装置进行有效测试。针对上述问题，本实用新型提出了一种受扭矩作用的预应力锚杆杆体拉伸力学性能试验装置，可予以有效解决。

实用新型内容

本实用新型针对预应力锚杆杆体常规室内拉伸力学试验中，未考虑现场锚杆安装过程所承受的扭矩作用，或是采用常规试验装置难以有效模拟锚杆杆体承受的拉扭共同作用等不足，提出一种试验装置，可实现不同设计扭矩及预应力水平下，预应力锚杆杆体力学性能的有效测试。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种受扭矩作用的预应力锚杆杆体拉伸力学性能试验装置，包括支撑装置，所述的支撑装置上设有上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸；所述的上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸连接有为其供油的供油系统；其分别夹持在待测锚杆杆体的两端，上下对称安装；每个所述油缸的动力输出端与一个推力横梁相连，其中与上部自动夹持油缸相连的推力横梁I内部安装滚动锥筒，所述的滚动锥筒与一个驱动电机相连，驱动电机可驱动其旋转；在所述的滚动锥筒内嵌于推力横梁部分的内环表面设有锥形圆槽，锥形圆槽内部安装自动夹持装置I；而与下部自动夹持油缸相连的推力横梁II内环表面直接为锥形圆槽，在所述的锥形圆槽内直接安装有自动夹持装置II。

所述的自动夹持装置I、II结构相同，各自包括异形夹块、高强锥形压簧、中空锥形圆套和环形槽盖，所述的异形夹块可沿锥形圆槽上下移动；所述的高强锥形压簧安装于异形夹块一端，高强锥形压簧由环形槽盖压紧，所述的环形槽盖通过螺纹固定在锥形圆槽内，所述的中空锥形圆套通过螺纹固定在环形槽盖内环表面，中空锥形圆套外表面、锥形圆槽内表面锥形面倾斜角度一致，共同形成了锥形通道，可使异形夹块沿锥形通道上下自由移动；所述的异形夹块的另一端安装有中空H管，所述中空H管安装在与其对应的油缸缸体上。

当上部中空自动夹持油缸出油时，与其对应的推力横梁I下移，可使中空H管顶端顶住异形夹块，使异形夹块沿锥形通道上移压缩锥形弹簧，并保持自动张开，锚杆杆体上端可自由穿过，而当油缸进油时，与其对应的推力横梁上移，中空H管顶端与异形夹块分开，异形夹块在高强锥形弹簧作用下下移，可实现对锚杆杆体上端的自动夹持。

当下部中空自动夹持油缸进油时，与其对应的推力横梁II下移，可使中空H管底端与异形夹块分开，异形夹块在高强锥形弹簧作用下上移，可实现对锚杆杆体下端的自动夹持；而当油缸出油时，与其对应的推力横梁上移，可使中空H管底端顶住异形夹块，使异形夹块沿锥形通道下移压缩锥形弹簧，并保持自动张开，锚杆杆体下端可自由穿过。

进一步的，所述的支撑装置包括四根螺纹撑杆和两个与上部自动夹持油缸和下部自动夹持油缸连接的可移式环板，所述的两个可移式环板上下布置，每个可移式环板设有四个供四根螺纹撑杆穿过的孔，螺纹撑杆穿过可移式环板上的孔并采用高强螺母进行连接，通过旋转高强螺母，可移式环板可沿螺纹撑柱高度方向上下移动。

进一步的，所述的螺纹撑柱沿杆体长度方向设置通长表面螺纹，四个螺纹撑柱底部安装一个圆板，即圆板安装于试验装置底部，底部圆板下表面均匀间隔设有若干个固定支撑，供试验装置支撑于地表或其他试验台表面，底部圆板周圈位置沿环向均匀间隔对称设置4个圆孔，供螺纹撑柱通过高强螺母进行固定。

进一步的，所述的可移式环板为圆环形，安装于底部圆板上部；所述的可移式环板外环周边位置与底部圆板周边位置设置有与螺纹撑柱外径相匹配的圆孔，供螺纹撑柱穿过并采用高强螺母进行连接。