Mai multe concepte de forță legate de suportul șuruburilor
Jun 05, 2021| Mai multe concepte de forță legate de suportul șuruburilor
1 definiție
Forța de ancorare: se referă la forța de reținere a tijei de ancorare pe roca înconjurătoare, care include forța de ancorare radială și forța de ancorare tangențială, forța de ancorare radială include forța de ancorare de susținere și forța de ancorare a lipirii.
Forța de ancorare este forța de susținere radială exercitată pe stânca înconjurătoare de placa de susținere pentru a preveni deplasarea stâncii înconjurătoare în carosabil;
Forța de ancorare este forța radială exercitată de tija de ancorare pe roca înconjurătoare prin liant;
Forța de ancorare tangențială este forța limitativă cauzată de penetrarea corpului șurubului pe suprafața slabă a masei de rocă până la alunecarea și deschiderea suprafeței slabe; unitatea este kN.
Forța de tragere: se referă la forța care împiedică șurubul să se scoată din masa de rocă. Forța de tragere poate fi împărțită în forța de tragere de proiectare și forța de tragere de detectare. În general vorbind, forța de tragere se referă la forța de tragere proiectată, iar valoarea acesteia ar trebui să fie mai mare decât forța de rupere a tijei de ancorare; unitatea este kN.
Forța de strângere a tijei de ancorare: tensiunea axială aplicată corpului tijei de ancorare în timpul instalării tijei de ancorare, în kN.
Cuplul de strângere al tijei de ancorare: cuplul aplicat piuliței tijei de ancorare în timpul instalării tijei de ancorare, în N · m.
Precomprimarea tijei de ancorare: în timpul instalării tijei de ancorare, tensiunea axială de tracțiune aplicată corpului tijei de ancorare este egală cu raportul forței de pretensionare a tijei de ancorare cu aria secțiunii transversale a corpului tijei, în MPa.
2Metoda de măsurare
2.1 Testul forței de ancorare
Forța de ancorare a șurubului se efectuează în general cu un dinamometru. În prezent, tensometrul șurubului ML-20 / ML-30 este în general folosit în gaură.
Procesul de instalare a dinamometrului:
①Verificați îmbinările conductelor de ulei ale manometrului hidraulic al bancului de lucru în manometrul;
②Tijeta de ancorare a tijei de ancorare (filet intern) este manșată direct pe firul de la capătul tijei de ancorare, iar filetul șurubului nu este mai mic de 30mm;
③Instalați manșonul, manșonul este aproape de tava tijei de ancorare și apoi este montat cricul (un capăt al cilindrului telescopic este exterior, aproape de piuliță), iar piulița este strânsă cu o cheie;
④Conectați tubulatura la cric
Deasupra
⑤ Strângeți butonul de comutare;
⑥ Presurizați mânerul de funcționare la o viteză constantă și acordați întotdeauna atenție manometrului până la atingerea forței de ancorare proiectate, apoi porniți încet comutatorul pentru a elibera presiunea.
Precauții:
(1) Alegeți o poziție în care cărbunele de rocă este nivelat și fără fenomen rupt pe tavă;
(2) Placa de sprijin trebuie să fie cât mai plană și rigidă posibil;
(3) Lungimea expusă a firului șurubului este între 25 ~ 40mm, iar șurubul ar trebui să fie perpendicular pe suprafața rocii de cărbune; linia centrală a corpului șurubului tijei de legătură a arborelui cric este consistentă;
(4) Verificați integritatea dinamometrului înainte de presurizare (manometru al conductei mediului de lucru, cric rotativ etc.);
(5) Presiunea dinamometrului șurubului trebuie să fie uniformă și lentă până când șurubul este slăbit sau manometrul citește valoarea forței de ancorare a proiectului șurubului, iar testul distructiv nu este efectuat în general;
(6) Când cricul eliberează presiune, slăbiți încet butonul de comutare;
(7) În timpul testului de presiune, nimănui nu i se permite inspecția la 3m lângă tija de ancorare;
(8) Dacă tija de ancorare a rășinii este măsurată la o jumătate de oră după instalare, valoarea măsurată trebuie înmulțită cu un factor de 1,3;
(9) Măsurile de protecție de siguranță ar trebui luate în timpul încercării forței de ancorare a șuruburilor.
2.2 Detectarea forței de tragere a tijei de ancorare
Manometrul de tragere a ancorei este cel mai frecvent utilizat instrument de testare a forței de tragere a șuruburilor. În prezent, mai multe manometre de tragere a ancorelor utilizate în mod obișnuit în țara noastră includ manometrul de ancorare MLJ-300/100, manometrul de distrugere a ancorei nedistructiv MJY-1, manometrul de ancorare din seria ZY etc.
Există următoarele cerințe pentru testul de tragere a șuruburilor:
Experimentul de extragere a șuruburilor este finalizat pe carosabilul subteran utilizând gabaritul de extragere a șuruburilor;
Locul de testare trebuie selectat pe șantierul de construcție al șoselei subterane sau în roci similare din jur;
Tijele de ancorare și agenții de ancorare utilizați în test trebuie să fie aceiași cu materialele utilizate în construcția formală;
Echipamentul și parametrii de foraj utilizați în test trebuie să fie aceiași cu cei din construcția formală;
Testul trebuie să fie sub formă de ancore scurte (cum ar fi ancore cu o lungime de 150 ~ 200mm) pentru a testa rezistența de legare a ancorelor;
Testul este un test distructiv. Se trage până când șurubul eșuează, iar sarcina și deplasarea cozii șurubului sunt înregistrate în timpul încercării;
În funcție de curba sarcinii și deplasării maxime, se analizează ancorabilitatea și efectul de ancorare a rocii înconjurătoare și se evaluează fezabilitatea aplicării suportului șurubului.
În una dintre următoarele situații, testul de extragere a tijei de ancoră trebuie efectuat din nou:
Designul suportului șurubului este modificat;
Modificări ale materialelor suport;
Condițiile geologice ale rocilor înconjurătoare ale drumului au suferit modificări majore, cum ar fi defectele, zonele rupte, pliurile și alte structuri geologice; pe acoperișul drumului apar spray-uri mari de apă etc.
2.3 Testul cuplului de pre-strângere a tijei de ancorare
O cheie dinamometrică este în general utilizată pentru a detecta forța de pre-strângere a tijei de ancorare. Detectarea forței de pre-strângere a tijei de ancorare trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
Un grup (3) este eșantionat din partea de sus a fiecărei sub-clase pentru testarea cuplului cu piulițe de șurub. Cuplul de pre-strângere al fiecărei piulițe trebuie să îndeplinească cerințele de proiectare;
În cazul în care o piuliță din fiecare grup nu îndeplinește cuplul necesar, un alt grup (3 bucăți) va fi verificat la fața locului. Dacă mai sunt găsite unele necalificate, strângeți din nou toate nucile din clasă și revizuiți-le din nou.
3 Relația dintre mai multe forțe confuze
3.1 Diferența dintre forța de ancorare și forța de tragere
(1) Forța de ancorare este forța de legare produsă de șurubul de pe stânca înconjurătoare și este forța care restricționează deformarea stâncii înconjurătoare și joacă un rol de susținere. Forța de extragere a șurubului este sarcina finală pe care șurubul o poate rezista în timpul experimentului de extragere după ce șurubul este ancorat. Reflectă forța maximă de tragere pe care șurubul o rupe sau cedează după ce corpul tijei, agentul de ancorare și roca sunt legate între ele.
(2) Forța de ancorare crește odată cu susținerea deformării și expansiunii rocii înconjurătoare. Prin urmare, forța de ancorare este o forță în dezvoltare dinamică și în continuă schimbare. Forța de tragere a șurubului este o valoare fixă și nu se modifică odată cu deformarea stâncii înconjurătoare și forța șurubului. Dacă roca din jur nu se deformează și nu ia în considerare efectul de relaxare al corpului tijei, forța de ancorare este egală cu forța inițială de ancorare.
(3) Testul forței de ancorare folosește dinamometrul de ancorare instalat între piulița de ancorare și tavă. În general, dinamometrul de ancorare este instalat atunci când este instalată ancora. Scopul detectării forței de ancorare este de a monitoriza forța șurubului și este necesară observarea pe termen lung. Testul forței de tragere a șuruburilor folosește tensometrul șurubului. Testul poate fi efectuat în orice moment după instalarea șurubului. Forța de tragere a șuruburilor este testată pentru a verifica corpul șurubului, agentul de ancorare și efectul de lipire a rocii. În construcție, atunci când se testează forța de tragere a tijei de ancorare, este în general necesar doar să se atingă forța de ancorare proiectată; în testul distructiv, tija de ancorare trebuie să fie trasă sau tija de ancorare este scoasă pentru a se termina.
(4) Când verificați calitatea construcției tijei de ancorare, verificați în general forța de tragere a tijei de ancorare. Când monitorizați și analizați condițiile de lucru ale tijei de ancorare, măsurați forța de ancorare. Măsurarea forței de ancorare este de a verifica fiabilitatea suportului și de a oferi o bază pentru revizuirea viitoare a proiectului suportului. În timpul proiectării și construcției, trebuie asigurat principiul de bază conform căruia forța de tragere a tijei de ancorare este mai mare decât forța de rupere a tijei, adică după ce forța tijei de ancorare depășește forța sa de rupere, tija de ancorare poate fi rupt, dar tija de ancorare nu poate fi scoasă afară. O greșeală obișnuită este că forța de tragere a tijei de ancorare proiectate este mai mică decât forța de rupere a corpului tijei.
3.2 Relația dintre forța de pre-strângere și cuplul de pre-strângere
(1) Relația simplificată între forța de pre-strângere a tijei de ancorare și cuplul de pre-strângere este: M=k · T · d, unde M este cuplul de pre-strângere, N · m; k este coeficientul proporțional și T este forța de pre-strângere, kN; d este diametrul tijei, mm; coeficientul proporțional k este un coeficient cuprinzător, care este afectat de influența cuprinzătoare a unghiului de ridicare a firului, pasul, coeficientul de frecare al perechii de șuruburi și coeficientul de frecare al piuliței și al suprafeței de susținere. Prin urmare, este determinarea forței de pre-strângere și a forței de pre-strângere. Cheia relației dintre cuplul strâns.
(2) Forța de pre-strângere este forța, care este forța de întindere aplicată tijei de ancorare (cablu de ancorare), în kN; momentul pre-strângere este momentul, care se aplică piuliței de compresie, în N · m.
(3) Cele două instrumente de măsurare sunt diferite. Forța de pre-strângere poate fi observată prin dinamometrul cu șurub instalat între tava tijei de ancorare și piuliță; cuplul de pre-strângere al profesionistului de service poate fi observat prin afișajul digital sau cheia dinamometrică cu șurub cu afișaj la scară.
(4) Construcția tijei de ancorare necesită o forță de pre-strângere, nu un moment de pre-strângere. Cu toate acestea, în construcția reală, deoarece cuplul de pre-strângere este ușor de măsurat și măsurarea forței de pre-strângere este relativ complicată, iar forța de pre-strângere crește odată cu creșterea cuplului de pre-strângere, pentru confortul detectării, detectarea indirectă se realizează prin detectarea directă a cuplului de pre-strângere. Scopul forței de strângere prealabilă a tijei de ancorare. Prin urmare, atunci când șurubul este instalat, cuplul de pre-strângere este de obicei detectat, dar forța de pre-strângere nu este detectată.
3.3 Diferența dintre preîncărcare și pretensionare
Forța de strângere a tijei de ancorare: tensiunea axială aplicată corpului tijei de ancorare în timpul instalării tijei de ancorare.
Pre-solicitare a tijei de ancorare: raportul dintre forța de strângere a tijei de ancorare și aria secțiunii transversale a corpului tijei.
4.1 Rolul forței de ancorare
Efectul de ancorare al tijei de ancorare este concretizat în acțiunea forțelor de ancorare radiale și tangențiale. Forța de ancorare radială exercită o presiune limitată asupra stâncii înconjurătoare, transformă stânca înconjurătoare dintr-o stare de forță unidirecțională și bidirecțională într-o stare de forță bidirecțională și tridirecțională și îmbunătățește stabilitatea rocii înconjurătoare. Tija de ancorare penetrează suprafața slabă în aceeași formație de rocă, iar forța tangențială de ancorare îmbunătățește proprietățile mecanice ale suprafeței slabe, îmbunătățind astfel proprietățile mecanice ale rocii din jur. Prin urmare, tija de ancorare este o formă de sprijin mai perfectă, atât cu suport cât și cu armare. Forța de ancorare radială joacă în principal un rol de susținere, iar forța de ancorare tangențială joacă în principal un rol de întărire. În roca înconjurătoare a căilor de cărbune, forța de ancorare radială este utilizată în principal pentru susținere. Performanța specifică este următoarea:
(1) Rolul întăririi arcului. Pentru roca înconjurătoare masivă sau fracturată tăiată de suprafețe slabe încrucișate, dacă este întărită cu șuruburi în timp, rezistența la forfecare a structurii masei roci poate fi îmbunătățită și nu se poate menține doar într-o anumită grosime a rocii înconjurătoare. Stabil și poate împiedica slăbirea și deformarea stâncii superioare din jurul arcului armat, astfel încât să se mențină stabilitatea drumului.
(2) Efect de suspendare. Funcția de suspendare înseamnă că tija de ancorare suspendă stratul slab de rocă sau stânca periculoasă care urmează să cadă pe stânca fermă și stabilă de deasupra, iar tija de ancorare suportă greutatea stâncii periculoase sau a stratului de stâncă slab.
(3) Rolul grinzilor compozite. În acoperișul drumului stratului de rocă stratificat, o serie de șuruburi sunt ancorate pentru a forma o anumită grindă compozită prin ancorarea stratului subțire de rocă în lungimea șuruburilor pentru a-și îmbunătăți capacitatea portantă. Acoperișul de stâncă stratificat al unei căi rutiere cu acoperiș plat poate fi privit ca o grindă suprapusă cu cele două laturi ale carosabilului ca punct de sprijin. Sub acțiunea încărcării, fiecare strat de rocă are propriul moment de încovoiere individual și fiecare strat de rocă este sub compresiune și tensiune. După ce tija de ancorare combină diferitele straturi de rocă, rezistența la îndoire și capacitatea portantă a fasciculului compozit sunt mult îmbunătățite.
4.2 Rolul preîncărcării
(1) Forța de pre-strângere poate juca rolul de suport activ al șurubului de ancorare, în special în condițiile formațiunilor stâncoase stratificate și ale rocilor înconjurătoare sparte. Creșterea forței de pre-strângere poate schimba natura rocii înconjurătoare, previne deteriorarea rocii înconjurătoare și menține stabilitatea rocii înconjurătoare. Conductiv pentru susținerea stâncii din jur.
Forța de strângere prealabilă a tijei de ancorare are un efect decisiv asupra stabilității acoperișului. Atunci când forța de pre-strângere este mare într-o anumită măsură, separarea acoperișului în interiorul și peste lungimea tijei de ancorare poate fi eliminată.
Tija de ancorare cu forță mare de pre-strângere este concepută pentru a stabili un acoperiș pre-tensionat. Existența acoperișului pre-tensionat protejează acoperișul de tensiunea orizontală într-o anumită măsură, astfel încât stratul de rocă al acoperișului se află într-o stare de compresie laterală pentru a depăși nivelul ridicat de solicitare de pe acoperiș. Impactul stabilității.
(4) Formarea structurii precomprimate este condiționată, iar pretenția șurubului de ancorare este cheia. În condițiile unei solicitări orizontale mari, rolul tijei de ancorare este de a oferi o precomprimare ridicată plăcii superioare la timp pentru a forma o placă superioară precomprimată, formând o structură autoportantă de presiune.