申请/专利权人：中铁第四勘察设计院集团有限公司

申请日：2019-03-29

公开（公告）日：2024-07-02

公开（公告）号：CN109881671B

主分类号：E02D5/74

分类号：E02D5/74

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.02#授权;2019.07.09#实质审查的生效;2019.06.14#公开

摘要：本发明属于锚固技术领域，具体涉及一种抗震限压锚索锚头，通过第一环形隔板以及第二环形隔板将液压缸由内至外依次分为内腔室、第一环形腔室和第二环形腔室；第一环形腔室内的各活塞连杆的一端与第一活塞连接，另一端伸出至液压缸外；内腔室、第二环形腔室中至少有一个腔室中设有第二活塞，第二活塞通过阻尼弹簧与该腔室远离安装壁的一端连接；于靠近安装壁的一端，内腔室与第二环形腔室均与第一环形腔室连通；各锚索均沿第一环形隔板贯穿液压缸且与安装壁连接固定；第二环形腔室靠近安装壁的一端安装有恒压阀。本发明通过粘滞液体流动和阻尼弹簧变形产生抗震阻尼，恒压阀限制了最大锚固力，防止冲击荷载超过锚索承载能力导致锚头破坏。

主权项：1.一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：包括液压缸、阻尼弹簧、至少两个锚索以及至少两个活塞连杆；通过第一环形隔板以及套设于所述第一环形隔板外的第二环形隔板将所述液压缸由内至外依次分为内腔室、第一环形腔室和第二环形腔室；所述第一环形腔室内设有第一活塞，各所述活塞连杆的一端与第一活塞连接，另一端从远离所述液压缸的安装壁的一端伸出至所述液压缸外；所述内腔室和所述第二环形腔室中均设有第二活塞，所述第二活塞通过阻尼弹簧与该腔室远离所述液压缸的安装壁的一端连接；于靠近所述液压缸的安装壁的一端，所述内腔室与所述第二环形腔室均与所述第一环形腔室连通；各所述锚索均沿所述第一环形隔板贯穿所述液压缸且与所述液压缸的安装壁连接固定；所述第二环形腔室靠近所述液压缸的安装壁的一端安装有恒压阀；各所述锚索沿所述第一环形隔板的周向均匀分布。

全文数据：一种抗震限压锚索锚头技术领域本发明属于锚索锚头技术领域，具体涉及一种抗震限压锚索锚头。背景技术随着我国公路及铁路建设的飞速发展，高烈度地区工程建设对锚固工程的抗震提出了新要求，实践证明地震发生时，锚固工程的破坏主要发生在锚头部位，锚头在冲击荷载作用下容易破坏。现有技术仅在锚头垫板下增设阻尼弹簧来减小地震的冲击力（简称阻尼弹簧抗震锚索），由于锚固力大就决定了阻尼弹簧的刚度大，变形量有限，缓冲能力有限，当冲击荷载超过锚索的承载能力时，锚索锚头仍然会破坏，不能根本解决锚索抗震问题。发明内容为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种抗震限压锚索锚头，具有抗震、限压的功能，满足高烈度地区边坡抗震变形控制要求。为实现上述目的，本发明的技术方案为一种抗震限压锚索锚头，包括液压缸、阻尼弹簧、至少两个锚索以及至少两个活塞连杆；通过第一环形隔板以及套设于所述第一环形隔板外的第二环形隔板将所述液压缸由内至外依次分为内腔室、第一环形腔室和第二环形腔室；所述第一环形腔室内设有第一活塞，各所述活塞连杆的一端与第一活塞连接，另一端从远离所述液压缸的安装壁的一端伸出至所述液压缸外；所述内腔室、所述第二环形腔室中至少有一个腔室中设有第二活塞，所述第二活塞通过阻尼弹簧与该腔室远离所述液压缸的安装壁的一端连接；于靠近所述液压缸的安装壁的一端，所述内腔室与所述第二环形腔室均与所述第一环形腔室连通；各所述锚索均沿所述第一环形隔板贯穿所述液压缸且与所述液压缸的安装壁连接固定；所述第二环形腔室靠近所述液压缸的安装壁的一端安装有恒压阀。进一步，各所述活塞连杆沿所述第一环形腔室的周向均匀分布。进一步，各所述锚索沿所述第一环形隔板的周向均匀分布进一步，所述第二环形腔室靠近所述液压缸安装壁的一端与进液管连通，所述进液管上设有进液阀。更进一步，所述第二环形腔室靠近所述液压缸安装壁的一端设有恒压孔，所述恒压阀安装于所述恒压孔中。进一步，所述锚索上套设有垫环，各所述活塞连杆伸出所述液压缸外的一端均与所述垫环连接。进一步，各所述锚索上均设有卡环，各所述卡环均与所述液压缸的安装壁连接。更进一步，各所述卡环均安装于垫板上，所述垫板与所述液压缸的安装壁连接。进一步，所述活塞连杆上沿所述活塞连杆的长度方向设有刻度尺。与现有技术相比，本发明的有益效果：（1）本发明提供的抗震限压锚索锚头的液压缸的安装壁与锚索固定，活塞连杆的一端伸出液压缸外，通过向液压缸的第二环形腔室内注入液压油，液压油通过第二环形腔室向第一环形腔室、内腔室流动，使得活塞连杆抵靠在岩土体表面，锚固过程中，粘滞液体流动和阻尼弹簧变形产生抗震阻尼作用，恒压阀限制了最大锚固力，可以防止冲击荷载超过锚索承载能力导致锚头破坏；（2）本发明提供的抗震限压锚索锚头可以通过更换恒压阀来调整最大锚固力，来适应不同的最大锚固力要求，适用范围广；（3）本发明提供的抗震限压锚索锚头通过调整液压缸内的压力使得锚索预应力符合设计要求，当发生震动后通过观察活塞连杆的位置变化，能量测岩土体的变形位移值，便于设计计算和分析；（4）采用本发明提供的抗震限压锚索锚头时，只要锚索外露的长度足够，可以通过多次调整垫板和卡环的位置实现多次加压锚固，量测的变形位移值是没有限制的，达到重复使用，成本低。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明实施例提供的抗震限压锚索锚头的结构示意图；图2为图1的A-A视图；图3为图1的B-B视图；图4为图1的C-C视图；图中：1、锚索，2、卡环，3、垫板，4、液压缸，401、第一环形腔室，402、第二环形腔室，403、内腔室，404、安装壁，5、进液管，6、进液阀，7、恒压阀，8、第一环形隔板，9、第二环形隔板，10、第一活塞，11、活塞连杆，12、第二活塞，13、阻尼弹簧，14、垫环。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。如图1-图4所示，本发明实施例提供一种抗震限压锚索锚头，包括液压缸4、阻尼弹簧13、至少两个锚索以及至少两个活塞连杆11；通过第一环形隔板8以及套设于所述第一环形隔板8外的第二环形隔板9将所述液压缸4由内至外依次分为内腔室403、第一环形腔室401和第二环形腔室402；所述第一环形腔室401内设有第一活塞10，各所述活塞连杆11的一端与第一活塞10连接，另一端从远离所述液压缸4的安装壁404的一端伸出至所述液压缸4外；所述内腔室403、所述第二环形腔室402中至少有一个腔室中设有第二活塞12，所述第二活塞12通过阻尼弹簧13与该腔室远离所述液压缸4的安装壁404的一端连接；于靠近所述液压缸4的安装壁404的一端，所述内腔室403与所述第二环形腔室402均与所述第一环形腔室401连通；各所述锚索1均沿所述第一环形隔板8贯穿所述液压缸4且与所述液压缸4的安装壁404连接固定；所述第二环形腔室402靠近所述液压缸4的安装壁404的一端安装有恒压阀7。本实施例提供的抗震限压锚索锚头根据抗震设防等级及锚索的最大锚固力要求，有三种实施方式，一种是只在内腔室403中设置第二活塞12，第二活塞12通过阻尼弹簧13与内腔室403远离所述液压缸4的安装壁404的一端连接；一种是只在第二环形腔室402中设置第二活塞12，第二活塞12通过阻尼弹簧13与第二环形腔室402远离所述液压缸4的安装壁404的一端连接；还有一种情况是，在内腔室403和第二环形腔室402中均设置第二活塞12，第二活塞12分别通过阻尼弹簧13与对应腔室的远离所述液压缸4的安装壁404的一端连接。本实施例提供的抗震限压锚索锚头的液压缸4的安装壁404与锚索1固定，活塞连杆11的一端伸出液压缸4外，通过向液压缸4的第二环形腔室402内注入液压油，液压油通过第二环形腔室402向第一环形腔室401、内腔室403流动，使得活塞连杆11抵靠在岩土体表面，粘滞液体流动和阻尼弹簧13变形产生抗震阻尼作用，恒压阀7限制了最大锚固力，可以防止冲击荷载超过锚索承载能力导致锚头破坏；同时还可以通过更换恒压阀7来调整最大锚固力，来适应不同的最大锚固力要求，适用范围广。如图1所示，当被加固岩土体发生震动向外位移时，通过垫环14及其活塞连杆11推动第一活塞10发生位移，液压缸4内压力增大，粘滞液压油通过内腔室403、第一环形腔室401和第二环形腔室402间的连通孔从第二环形腔室402向第一环形腔室401和内腔室403流动，产生粘滞阻尼效果，进而推动第二活塞12位移并压缩阻尼弹簧13，达到缓冲目的；当被加固岩土体发生震动向内位移时，液压缸4内压力减小，阻尼弹簧13推动第二活塞12位移，维持缸内压力，进而推动第一活塞10生向内位移，使活塞连杆11及其垫环14与岩土体维持必要的压力，防止锚头松动，达到缓冲目的；通过调节第一环形腔室401与内腔室403、第二环形腔室402的面积比值，可以有效减小阻尼弹簧13的刚度和变形量要求；一旦液压缸4内压力超过恒压阀7允许值，液压油从恒压阀7的减压孔中流出，直至活塞连杆11相对液压缸4的安装壁404接近达到最大刻度值，记录此时的刻度值，该刻度值与初始刻度值的差值就是岩土体发生的变形位移值。完成一个量测过程后打开恒压阀7减压，通过调整垫板3和卡环2的位置，重新加压便可开始新的量测过程。进一步，各所述活塞连杆11沿所述第一环形腔室401的周向均匀分布，可以接受该区域的多个点的震动变化。进一步，各所述锚索1沿所述第一环形隔板8的周向均匀分布。进一步，所述第二环形腔室402靠近所述液压缸4的安装壁404的一端与进液管5连通，所述进液管5上设有进液阀6。更进一步，所述第二环形腔室402靠近所述液压缸4的安装壁404的一端设有恒压孔，所述恒压阀7安装于所述恒压孔中。本实施例提供的抗震限压锚索锚头通过在第二环形腔室402靠近安装壁404的一端安装恒压阀7，可以通过恒压阀7控制在震动过程中的最大锚固力，防止冲击荷载破坏锚头，从根本上解决了锚头冲击破坏的问题。常见的恒压阀7如安全阀、溢流阀、减压阀、顺序阀或压力控制阀，属于现有技术。进一步，所述锚索上套设有垫环14，各所述活塞连杆11伸出所述液压缸4外的一端均与所述垫环14连接。活塞连杆11通过垫环14与被锚固的岩土体接触。进一步，各所述锚索1上均设有卡环2，各所述卡环2均与所述液压缸4的安装壁404连接。更进一步，各所述卡环2均安装于垫板3上，所述垫板3与所述液压缸4的安装壁404连接。本实施例的抗震限压锚索锚头当位移值达到最大量程后，可以通过调整卡环2及垫板3位置、重新安装来重复量测，量程不受限制。进一步，所述活塞连杆11上沿所述活塞连杆11的长度方向设有刻度尺。本实施例的抗震限压锚索锚头的活塞连杆11带有刻度，能够量测被锚固岩土体震动后的位移值，以测量岩土体的变形位移值，便于设计计算和分析，简单、方便。如图1-4所示，本实施例提供的抗震限压锚索锚头的具体实施方法如下：（1）锚索1施工完成后，根据预估的岩土体变形量预留足够的外露长度，锚索1从抗震限压锚索锚头的第一环形隔板8上的圆孔中穿过，安装时使与恒压阀7连接的恒压孔位于最高位置；（2）将抗震限压锚索锚头的垫环14贴紧岩土体表面（岩土体表面应用高标号水泥砂浆抹平，或预置面积更大的垫板），移动液压缸4的位置使得活塞连杆11相对于液压缸4的刻度处于零刻度位置；（3）打开进液阀6阀门，用液压泵从进液管5缓缓注入液压油，当液压油充满液压缸4时（即将从恒压孔中溢出），关上进液阀6，拧上并拧紧恒压阀7；（4）安装垫板3，使用锚索张拉设备进行锚索预张拉作业，张拉工艺与常规锚索1张拉要求一致，锚索张拉完成后用卡环2将锚索1固定在锚垫板上；（5）锚索1张拉完成后，打开进液阀5，继续压入液压油，推动液压缸4的活塞连杆11相对安装壁404发生位移，进一步拉紧锚索1，同时使阻尼弹簧13处于受压状态，当液压缸4内压力超过恒压阀7的允许压力时，此时阻尼弹簧13接近承压极限状态，少许残留气体及液压油从恒压阀7的减压孔中流出，直至恒压阀7中排出的液压油不含气泡时为止，液压油可用液体袋回收；（6）通过液压泵调整液压缸4内的压力，使得锚索1预应力符合设计要求；（7）关闭进液阀6，记录此时活塞连杆11相对于液压缸的安装壁404的刻度值，该刻度值为初始刻度值（应为负值）；（8）震动发生后，及时观测活塞连杆11相对于液压缸的安装壁404的位移（可定时量测），当接近最大刻度值时，记录此时刻度值（正值），该刻度值与初始刻度值的差值即为岩土体的变形位移值；（9）连接液压泵，打开恒压阀7，逐步减压至零；（10）拧下恒压阀7；（11）调整垫板3和卡环2的位置，使得活塞连杆11相对于液压缸的安装壁404的刻度处于零刻度位置；（12）重复第（2）~（11）工作，开始新一轮量测，直至岩土体变形基本结束；（13）累计单次量测得到的位移值，即为岩土体总的变形位移值，绘制位移-时间曲线。本实施例的抗震限压锚索锚头在位移过程中，粘滞液体流动和阻尼弹簧变形产生抗震阻尼作用，恒压阀7限制了最大锚固力，可以防止冲击荷载超过锚索承载能力导致锚头破坏，可以通过变形量和阻尼弹簧刚度计算出液压缸内的压力，解决了锚固力与变形、锚固力与位移之间的非线性关系问题，设计概念清晰，便于计算和分析；抗震限压锚索锚头能过通过更换恒压阀7来调整锚固力，同一锚头能适应不同的锚固力要求，适用范围广；抗震限压锚索锚头当位移值达到最大量程后，可以通过调整活塞相对于液压缸的位置、重新安装来重复量测，量程不受限制，综合成本低廉。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：包括液压缸、阻尼弹簧、至少两个锚索以及至少两个活塞连杆；通过第一环形隔板以及套设于所述第一环形隔板外的第二环形隔板将所述液压缸由内至外依次分为内腔室、第一环形腔室和第二环形腔室；所述第一环形腔室内设有第一活塞，各所述活塞连杆的一端与第一活塞连接，另一端从远离所述液压缸的安装壁的一端伸出至所述液压缸外；所述内腔室、所述第二环形腔室中至少有一个腔室中设有第二活塞，所述第二活塞通过阻尼弹簧与该腔室远离所述液压缸的安装壁的一端连接；于靠近所述液压缸的安装壁的一端，所述内腔室与所述第二环形腔室均与所述第一环形腔室连通；各所述锚索均沿所述第一环形隔板贯穿所述液压缸且与所述液压缸的安装壁连接固定；所述第二环形腔室靠近所述液压缸的安装壁的一端安装有恒压阀。2.如权利要求1所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：各所述活塞连杆沿所述第一环形腔室的周向均匀分布。3.如权利要求1所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：各所述锚索沿所述第一环形隔板的周向均匀分布。4.如权利要求1所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：所述第二环形腔室靠近所述液压缸安装壁的一端与进液管连通，所述进液管上设有进液阀。5.如权利要4所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：所述第二环形腔室靠近所述液压缸安装壁的一端设有恒压孔，所述恒压阀安装于所述恒压孔中。6.如权利要求1所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：所述锚索上套设有垫环，各所述活塞连杆伸出所述液压缸外的一端均与所述垫环连接。7.如权利要求1所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：各所述锚索上均设有卡环，各所述卡环均与所述液压缸的安装壁连接。8.如权利要求7所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：各所述卡环均安装于垫板上，所述垫板与所述液压缸的安装壁连接。9.如权利要求1所述的一种抗震限压锚索锚头，其特征在于：所述活塞连杆上沿所述活塞连杆的长度方向设有刻度尺。

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