Kilka koncepcji sił związanych z podparciem śrub
Jun 05, 2021| Kilka koncepcji sił związanych z podparciem śrub
1 definicja
Siła kotwiąca: odnosi się do siły powstrzymującej pręt kotwiący na otaczającej skale, która obejmuje promieniową siłę kotwienia i styczną siłę kotwienia, promieniowa siła kotwienia obejmuje podtrzymującą siłę kotwienia i przywierającą siłę kotwienia.
Siła kotwiąca jest promieniową siłą wspierającą wywieraną na otaczającą skałę przez płytę nośną, aby zapobiec przemieszczaniu się otaczającej skały na jezdnię;
Siła kotwiąca to siła promieniowa wywierana przez pręt kotwiący na otaczającą skałę przez lepiszcze;
Styczna siła kotwienia jest siłą graniczną spowodowaną przez penetrację korpusu śruby przez słabą powierzchnię górotworu do ślizgania się i otwierania słabej powierzchni; jednostką jest kN.
Siła wyrywania: odnosi się do siły, która zapobiega wyrwaniu śruby z górotworu. Siłę ciągnienia można podzielić na projektową siłę ciągnienia i siłę ciągnienia wykrywania. Ogólnie rzecz biorąc, siła wyrywania odnosi się do projektowej siły wyrywania, a jej wartość powinna być większa niż siła zrywająca pręta kotwiącego; jednostką jest kN.
Siła wstępnego naprężenia pręta kotwiącego: naprężenie osiowe przyłożone do korpusu pręta kotwiącego podczas montażu pręta kotwiącego, w kN.
Moment dokręcania wstępnego pręta kotwiącego: moment przyłożony do nakrętki pręta kotwiącego podczas montażu pręta kotwiącego, w Nm.
Naprężenie wstępne pręta kotwiącego: podczas montażu pręta kotwiącego osiowe naprężenie rozciągające przyłożone do korpusu pręta kotwiącego jest równe stosunkowi siły naprężenia wstępnego pręta kotwiącego do pola przekroju poprzecznego korpusu pręta, wyrażonego w MPa.
2Metoda pomiaru
2.1 Test siły kotwicy
Siła kotwiąca rygla jest zwykle realizowana za pomocą dynamometru. Obecnie miernik naprężenia śrub ML-20/ML-30 jest powszechnie stosowany w odwiertach.
Proces montażu dynamometru:
①Sprawdź połączenia przewodów olejowych manometru hydraulicznego stołu warsztatowego we wskaźniku napięcia;
② Pręt łączący pręt kotwiący (gwint wewnętrzny) jest bezpośrednio nałożony na gwint końca pręta kotwiącego, a gwint śruby jest nie mniejszy niż 30 mm;
③Zamontuj tuleję, tuleja jest blisko tacy pręta kotwiącego, a następnie montuje się podnośnik (jeden koniec cylindra teleskopowego jest na zewnątrz, blisko nakrętki), a nakrętka jest dokręcana kluczem;
④Podłącz rurkę do gniazda
Na szczycie
⑤ Dokręcić gałkę przełącznika;
⑥ Naciskaj uchwyt roboczy ze stałą prędkością i zawsze zwracaj uwagę na manometr, aż zostanie osiągnięta zaprojektowana siła zakotwiczenia, a następnie powoli włącz przełącznik, aby zwolnić ciśnienie.
Środki ostrożności:
(1) Wybierz pozycję, w której węgiel kamienny jest wypoziomowany i nie ma złamanego zjawiska na tacy;
(2) Płyta nośna powinna być możliwie płaska i sztywna;
(3) Odsłonięta długość gwintu śruby wynosi od 25 do 40 mm, a śruba powinna być prostopadła do powierzchni skały węglowej; linia środkowa korpusu śruby korbowodu wału podnośnika jest spójna;
(4) Sprawdź integralność dynamometru przed zwiększeniem ciśnienia (manometr rurociągu czynnika roboczego, podnośnik obrotowy itp.);
(5) Ciśnienie dynamometru śrubowego powinno być równomierne i powolne, dopóki śruba nie poluzuje się lub manometr odczyta wartość siły kotwienia projektowej śruby, a badanie niszczące na ogół nie jest wykonywane;
(6) Gdy podnośnik zwalnia nacisk, powoli poluzuj pokrętło przełącznika;
(7) Podczas próby ciśnieniowej nikt nie może przebywać w odległości 3 m w pobliżu pręta kotwiącego, który ma być kontrolowany;
(8) Jeżeli pręt kotwiący z żywicy jest mierzony pół godziny po instalacji, zmierzoną wartość należy pomnożyć przez współczynnik 1,3;
(9) Podczas badania siły kotwienia śrub należy podjąć środki bezpieczeństwa.
2.2 Wykrywanie siły ciągnącej pręt kotwiący
Miernik do ciągnienia prętów kotwiących jest najczęściej używanym przyrządem do badania siły ciągnienia śrub. Obecnie kilka powszechnie stosowanych sprawdzianów do rysowania kotwic w naszym kraju obejmuje sprawdzian do rysowania kotwic MLJ-300/100, nieniszczący sprawdzian do rysowania kotwic MJY-1, sprawdzian do rysowania kotwicy serii ZY itp.
W przypadku testu wyrywania śruby obowiązują następujące wymagania:
Eksperyment do rysowania śrub jest zakończony w podziemnym chodniku za pomocą przyrządu do rysowania śrub;
Miejsce badań powinno być wybrane na placu budowy podziemnej jezdni lub podobnej otaczającej skale;
Pręty kotwiące i środki kotwiące użyte w teście powinny być takie same jak materiały użyte w konstrukcji formalnej;
Sprzęt i parametry wiertnicze użyte w teście powinny być takie same jak w konstrukcji formalnej;
Test powinien mieć formę krótkich kotew (takich jak kotwy o długości 150~200mm) w celu sprawdzenia siły wiązania kotew;
Test jest testem niszczącym. Ciągnie się go, aż śruba ulegnie uszkodzeniu, a obciążenie i przemieszczenie ogona śruby są rejestrowane podczas testu;
Zgodnie z krzywą maksymalnego obciążenia i przemieszczenia analizuje się zdolność kotwienia i efekt kotwienia otaczającej skały, a także ocenia się wykonalność zastosowania podpory kotwiącej.
W jednej z poniższych sytuacji należy ponownie przeprowadzić próbę wyrwania pręta kotwiącego:
Zmieniono projekt wspornika śruby;
Zmiany w materiałach pomocniczych;
Warunki geologiczne skał otaczających jezdnię uległy znacznym zmianom, takim jak uskoki, złamania, fałdy i inne struktury geologiczne; na dachu jezdni pojawiają się duże rozpryski wody itp.
2.3 Próba momentu wstępnego dokręcenia pręta kotwiącego
Klucz dynamometryczny jest zwykle używany do wykrywania siły wstępnego dokręcania pręta kotwiącego. Wykrywanie siły wstępnego dokręcania pręta kotwiącego powinno spełniać następujące wymagania:
Próbka grupy (3) jest pobierana z górnej części każdej podklasy do badania momentu dokręcania nakrętek śrub. Moment dokręcania wstępnego każdej nakrętki musi spełniać wymagania projektowe;
Jeżeli jedna nakrętka w każdej grupie nie osiąga wymaganego momentu dokręcania, należy sprawdzić wyrywkowo inną grupę (3 sztuki). Jeśli nadal znajdują się jakieś niekwalifikowane, dokręć ponownie wszystkie nakrętki w klasie i ponownie je napraw.
3 Związek między kilkoma mylącymi siłami
3.1 Różnica między siłą kotwienia a siłą ciągnącą
(1) Siła kotwiąca to siła wiązania wytwarzana przez śrubę na otaczającej skale i jest to siła, która ogranicza deformację otaczającej skały i odgrywa rolę wspierającą. Siła wyrywania śruby jest ostatecznym obciążeniem, jakie może wytrzymać śruba podczas eksperymentu z wyrywaniem po zakotwieniu śruby. Odzwierciedla maksymalną siłę ciągnącą, przy której śruba pęka lub ulega uszkodzeniu po związaniu korpusu pręta, środka kotwiącego i skały.
(2) Siła kotwienia wzrasta wraz z deformacją i rozszerzaniem się otaczającej skały, która jest podpierana. Dlatego siła kotwiąca jest siłą dynamicznie rozwijającą się i ciągle zmieniającą się. Siła wyciągania śruby jest wartością stałą i nie zmienia się wraz z odkształceniem otaczającej skały i siłą śruby. Jeżeli otaczająca skała nie odkształca się i nie uwzględnia efektu relaksacji korpusu pręta, siła kotwienia jest równa początkowej sile kotwienia.
(3) Test siły kotwienia wykorzystuje dynamometr kotwiący zainstalowany pomiędzy nakrętką kotwiącą a tacą. Generalnie dynamometr kotwiczny jest instalowany podczas montażu kotwicy. Celem wykrywania siły kotwienia jest monitorowanie siły śruby i wymagana jest długotrwała obserwacja. Test siły naciągu śruby wykorzystuje miernik naprężenia śruby. Test można przeprowadzić w dowolnym momencie po zamontowaniu śruby. Siła naciągu śruby jest testowana w celu sprawdzenia korpusu śruby, środka kotwiącego i efektu wiązania skały. W konstrukcji, podczas badania siły ciągnącej pręt kotwiący, na ogół konieczne jest jedynie osiągnięcie projektowanej siły kotwienia; w badaniu niszczącym pręt kotwiący musi zostać ściągnięty lub pręt kotwiący jest wyciągany w celu zakończenia.
(4) Podczas sprawdzania jakości konstrukcji pręta kotwiącego, ogólnie sprawdzaj siłę ciągnącą pręta kotwiącego. Podczas monitorowania i analizy warunków pracy pręta kotwiącego należy zmierzyć siłę kotwienia. Pomiar siły kotwienia ma na celu weryfikację niezawodności podpory i dostarczenie podstawy do przyszłej rewizji konstrukcji podpory. Podczas projektowania i budowy należy zapewnić podstawową zasadę, że siła ciągnąca pręta kotwiącego jest większa niż siła zrywająca pręta, tzn. po przekroczeniu siły zrywającej pręta kotwiącego, pręt kotwiący może być złamany, ale pręta kotwiącego nie można wyciągnąć. Częstym błędem jest to, że siła ciągnąca zaprojektowanego pręta kotwiącego jest mniejsza niż siła zrywająca korpus pręta.
3.2 Zależność między siłą dokręcania wstępnego a momentem dokręcania wstępnego
(1) Uproszczona zależność między siłą wstępnego dokręcania pręta kotwiącego a momentem dokręcania wstępnego wynosi: M=k·T·d, gdzie M jest momentem dokręcania wstępnego, N·m; k to współczynnik proporcjonalności, a T to siła wstępnego dokręcania, kN; d jest średnicą pręta, mm; współczynnik proporcjonalności k jest współczynnikiem całościowym, na który wpływa całościowy wpływ kąta zerwania gwintu, skoku, współczynnika tarcia pary śrub oraz współczynnika tarcia nakrętki i powierzchni nośnej. Dlatego jest to określenie siły wstępnego dokręcania i siły wstępnego dokręcania. Klucz do związku między ciasnym momentem obrotowym.
(2) Siła wstępnego napinania to siła, która jest siłą rozciągającą przyłożoną do pręta kotwiącego (liny kotwiącej), w kN; moment dokręcania wstępnego to moment, który jest przyłożony do nakrętki dociskowej, w Nm.
(3) Te dwa przyrządy pomiarowe są różne. Siłę wstępnego dokręcania można zaobserwować na dynamometrze śrubowym zainstalowanym między korytkiem pręta kotwiącego a nakrętką; moment dokręcania wstępnego przez serwisanta można obserwować na wyświetlaczu cyfrowym lub kluczu dynamometrycznym do śrub ze wskaźnikiem skali.
(4) Konstrukcja pręta kotwiącego wymaga siły wstępnego dokręcania, a nie momentu wstępnego dokręcania. Jednak w rzeczywistej konstrukcji, ponieważ moment dokręcania wstępnego jest łatwy do zmierzenia, a pomiar siły dokręcania wstępnego jest stosunkowo skomplikowany, a siła dokręcania wstępnego wzrasta wraz ze wzrostem momentu dokręcania wstępnego, dla wygody wykrywania, wykrywanie pośrednie uzyskuje się poprzez bezpośrednie wykrywanie momentu dokręcania wstępnego. Cel siły wstępnego dokręcania pręta kotwiącego. Dlatego po zainstalowaniu śruby zwykle wykrywany jest moment dokręcania wstępnego, ale siła wstępnego dokręcania nie jest wykrywana.
3.3 Różnica między napięciem wstępnym a naprężeniem wstępnym
Siła wstępnego dokręcania pręta kotwiącego: naprężenie osiowe przyłożone do korpusu pręta kotwiącego podczas montażu pręta kotwiącego.
Wstępne naprężenie pręta kotwiącego: stosunek siły wstępnego naprężenia pręta kotwiącego do pola przekroju poprzecznego korpusu pręta.
4.1 Rola siły kotwiącej
Efekt kotwienia pręta kotwiącego wynika z działania promieniowych i stycznych sił kotwiących. Promieniowa siła kotwienia wywiera nacisk na otaczającą skałę, przekształca otaczającą skałę z jednokierunkowego i dwukierunkowego stanu siły do dwukierunkowego i trójkierunkowego stanu siły oraz poprawia stabilność otaczającej skały. Pręt kotwiący penetruje słabą powierzchnię w tej samej formacji skalnej, a styczna siła kotwienia poprawia właściwości mechaniczne słabej powierzchni, poprawiając w ten sposób właściwości mechaniczne otaczającej skały. Dlatego pręt kotwiący jest doskonalszą formą podparcia zarówno podporą, jak i zbrojeniem. Promieniowa siła kotwienia odgrywa głównie rolę wspierającą, a styczna siła kotwiąca głównie rolę wzmacniającą. W otaczającej skale jezdni węglowych promieniowa siła kotwiąca jest wykorzystywana głównie do podparcia. Specyficzna wydajność jest następująca:
(1) Rola wzmocnienia łuku. W przypadku masywnej lub popękanej otaczającej skały pociętej krzyżowo słabymi powierzchniami, jeśli zostanie ona wzmocniona śrubami na czas, wytrzymałość struktury górotworu na ścinanie może ulec poprawie, a także może nie tylko utrzymać się w obrębie określonej grubości otaczającej skały. Stabilny i może zapobiegać poluzowaniu się górnej otaczającej skały i deformacji wzmocnionego łuku, aby zachować stabilność jezdni.
(2) Efekt zawieszenia. Funkcja zawieszenia oznacza, że pręt kotwiący podtrzymuje słabą warstwę skały lub niebezpieczną skałę, która ma spaść na twardą i stabilną skałę powyżej, a pręt kotwiący przenosi ciężar niebezpiecznej skały lub słabej warstwy skały.
(3) Rola belek zespolonych. W stropie jezdni warstwowej warstwy skały zakotwiono szereg śrub, aby utworzyć pewną belkę kompozytową przez zakotwienie cienkiej warstwy skały na długości śrub, aby poprawić jej nośność. Warstwowy dach skalny jezdni z płaskim dachem można traktować jako nałożoną belkę, w której obie strony jezdni stanowią punkt podparcia. Pod działaniem obciążenia każda warstwa skalna ma swój własny moment zginający, a każda warstwa skalna jest ściskana i rozciągana. Po połączeniu pręta kotwiącego różne warstwy skały wytrzymałość na zginanie i nośność belki kompozytowej ulegają znacznej poprawie.
4.2 Rola napięcia wstępnego
(1) Siła wstępnego dokręcania może odgrywać rolę aktywnego podparcia śruby kotwiącej, szczególnie w warunkach warstwowych formacji skalnych i połamanych skał otaczających. Zwiększenie siły wstępnego docisku może zmienić charakter otaczającej skały, zapobiec uszkodzeniu otaczającej skały i utrzymać stabilność otaczającej skały. Sprzyja podpieraniu otaczającej skały.
Siła wstępnego dokręcenia pręta kotwiącego ma decydujący wpływ na stabilność dachu. Gdy siła wstępnego dokręcania jest do pewnego stopnia duża, można wyeliminować separację dachu w obrębie i powyżej długości pręta kotwiącego.
Pręt kotwiący o dużej sile wstępnego napinania służy do tworzenia sprężonego dachu. Istnienie sprężonego dachu w pewnym stopniu chroni dach przed naprężeniami poziomymi, tak że warstwa skały stropowej znajduje się w stanie bocznego ściskania, aby przezwyciężyć wysoki poziom naprężeń na dachu. Wpływ stabilności.
(4) Utworzenie konstrukcji sprężonej jest warunkowe, a kluczem jest wstępne naprężenie śruby kotwiącej. W warunkach dużego naprężenia poziomego rolą pręta kotwiącego jest zapewnienie wysokiego naprężenia płyty górnej w czasie, aby uformować sprężoną płytę górną, tworząc samonośną konstrukcję ciśnieniową.