[发明专利]一种减震吸能锚杆托盘

说明书

一种减震吸能锚杆托盘，包括托盘体，所述托盘体边缘设置有橡胶密封圈，所述托盘体中部设置有通孔，所述通孔内壁设置有锚杆，所述托盘体顶部设置有下金属垫片，所述下金属垫片顶部设置有高强度弹簧，所述高强度弹簧顶部设置有上金属垫片，所述上金属垫片顶部设置有弹簧垫圈，所述锚杆中上部依次贯穿下金属垫片、高强度弹簧、上金属垫片、弹簧垫圈，且锚杆位于弹簧垫圈的伸出端设置有预紧螺母；本发明装置能够对地震载荷的大小进行区分，多遇地震带小冲击载荷作用下采用高强度弹簧的弹性变形吸能，罕遇地震大冲击载荷作用下则采用弹塑性变形吸能，可避免完全采用塑性变形吸能不能重复利用的缺陷，减少锚杆托盘体的更换频率，即一次施工，多次使用。

技术领域

本发明属于地下工程支护减震技术领域，具体涉及一种减震吸能锚杆托盘。

背景技术

锚杆支护是地下工程常用的加固支护方式之一。锚杆可将软弱、松动、不稳定的岩体悬吊在其上部的自然平衡拱上，依靠锚杆提供的拉力克服松动岩体的重力来保持平衡。在此过程中，一方面通过给螺母施加一定的扭矩使托盘压紧围岩表面，为锚杆提供一定的预紧力，托盘将预紧力扩散到锚杆周围的围岩中，从而改善围岩的应力状态抑制围岩的离层、结构面的滑动和节理裂隙的张开，从而实现锚杆的主动支护作用；另一方面围岩变形使载荷作用于托盘上，通过托盘将载荷传递到锚杆杆体，增大锚杆的工作阻力，使锚杆控制围岩变形的作用得到充分的发挥。锚杆支护的地下工程处于一定水平的地应力作用下，支护结构要在满足静力承载要求的前提下，对地震荷载等动荷载作用提供相应的减震吸能功能。

中国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育。在地震作用下，地下工程虽然比地上结构震害相比具有一定抗震优越性，但其破坏情况仍然不可避免，因此地下工程支护的的抗震和减震设计至关重要。

地震作用属于偶然作用荷载，其大小、方向、传播路径等均不确定，因此在设计中有必要区分多遇地震、罕遇地震的荷载大小采取有针对性的措施。目前已有的锚杆托盘在围岩受到动力荷载时采用塑型吸能部件达到让位吸能目的，使锚杆托盘的吸能设计不具有可重复使用性，仅在一次动力荷载作用下吸能部件即失效；或采用刚度较大的弹性吸能部件，在较大的持续作用荷载下过度蓄能极易发生脆性破坏。如申请号为201610342003.2的中国专利公开的一种用于地下巷道锚杆支护中具有让压吸能功能的锚杆托盘，当锚杆系统受到冲击等强载荷时，发生一定程度的扩径塑性形变，依靠塑性变形和管壁撕裂消波耗能，这种塑性变形方式在多遇地震作用下即开始发生塑性变形，变形不可恢复，即不能重复利用。申请号为201520440634.9的中国专利公开的一种适用于深部地下工程的抗冲吸能锚杆托盘，采用复合橡胶板作为吸能减震构件，该部件对水平方向的冲击减震效果较好，对竖向冲击作用几乎没有减震作用。申请号为201620411241.X的中国专利公开的一种防冲吸能锚杆托盘，其承压垫片为水平金属板，对静力荷载的锚杆端头应力扩散状态不理想，且其吸能核心构件泡沫铝板不密封，极易受地下水中有害杂质腐蚀而影响其长期力学性能。

发明内容

针对上述技术存在的缺陷，本发明提出一种减震吸能锚杆托盘，能在多遇地震荷载(小冲击荷载)作用下依靠高强度弹簧发生弹性变形抵御冲击荷载，在罕遇地震荷载(大冲击荷载)作用下依靠碟形泡沫铝填充托盘发生塑性变形来消耗持续作用的冲击荷载能量。这种弹性与塑性变形结合的减震吸能方式能够避免锚杆托盘在一次冲击荷载作用下即失效的缺陷，使其在设计荷载强度作用下发生塑性变形吸收能量，提高其使用效率，即一次施工，多次使用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种减震吸能锚杆托盘，包括托盘体，所述托盘体边缘设置有橡胶密封圈，所述托盘体中部设置有通孔，所述通孔内壁设置有锚杆，所述托盘体顶部设置有下金属垫片，所述下金属垫片顶部设置有高强度弹簧，所述高强度弹簧顶部设置有上金属垫片，所述上金属垫片顶部设置有弹簧垫圈，所述锚杆中上部依次贯穿下金属垫片、高强度弹簧、上金属垫片、弹簧垫圈，且锚杆位于弹簧垫圈的伸出端设置有预紧螺母。