Varios conceptos de fuerza relacionados con el soporte del perno

Varios conceptos de fuerza relacionados con el soporte del perno

1 definición

Fuerza de anclaje: se refiere a la fuerza de sujeción de la varilla de anclaje en la roca circundante, que incluye la fuerza de anclaje radial y la fuerza de anclaje tangencial, la fuerza de anclaje radial incluye la fuerza de anclaje de soporte y la fuerza de anclaje de adherencia.

La fuerza de anclaje es la fuerza de soporte radial ejercida sobre la roca circundante por la placa de soporte para evitar que la roca circundante se mueva hacia la carretera;

La fuerza de anclaje es la fuerza radial ejercida por la varilla de anclaje sobre la roca circundante a través del aglutinante;

La fuerza de anclaje tangencial es la fuerza limitante causada por el cuerpo del perno que penetra en la superficie débil de la masa rocosa hasta el deslizamiento y la apertura de la superficie débil; la unidad es kN.

Fuerza de extracción: se refiere a la fuerza que impide que el perno se retire de la masa rocosa. La fuerza de dibujo se puede dividir en la fuerza de dibujo de diseño y la fuerza de dibujo de detección. En términos generales, la fuerza de extracción se refiere a la fuerza de extracción del diseño, y su valor debe ser mayor que la fuerza de rotura de la varilla de anclaje; la unidad es kN.

Fuerza de preajuste de la varilla de anclaje: la tensión axial aplicada al cuerpo de la varilla de anclaje durante la instalación de la varilla de anclaje, en kN.

Par de preajuste de la varilla de anclaje: el par aplicado a la tuerca de la varilla de anclaje durante la instalación de la varilla de anclaje, en N·m.

Pretensión de la varilla de anclaje: durante la instalación de la varilla de anclaje, la tensión de tracción axial aplicada al cuerpo de la varilla de anclaje es igual a la relación entre la fuerza de pretensión de la varilla de anclaje y el área de sección transversal del cuerpo de la varilla, en MPa.

2Método de lamedición

2.1 Prueba de fuerza de anclaje

La fuerza de anclaje del perno generalmente se lleva a cabo con un dinamómetro. En la actualidad, el medidor de tensión de perno ML-20 / ML-30 se usa generalmente en el fondo del pozo.

Proceso de instalación del dinamómetro:

(1) Verifique las juntas de la tubería de aceite del manómetro hidráulico del banco de trabajo en el manómetro de tensión;

(2) La biela de la varilla de anclaje (rosca interna) está directamente enfundada en la rosca del extremo de la varilla de anclaje, y la rosca del tornillo no es inferior a 30 mm;

(3) Instale la manga, la manga está cerca de la bandeja de la varilla de anclaje y luego se instala el gato (un extremo del cilindro telescópico está hacia afuera, cerca de la tuerca), y la tuerca se aprieta con una llave inglesa;

(4) Conecte el tubo al conector

Encima

(5) Apriete la perilla del interruptor;

(6) Presione el mango de operación a una velocidad constante y siempre preste atención al manómetro hasta que se alcance la fuerza de anclaje diseñada, y luego encienda lentamente el interruptor para liberar la presión.

Precauciones:

(1) Elija una posición donde el carbón de roca esté nivelado y no haya ningún fenómeno roto en la bandeja;

(2) La placa de respaldo debe ser lo más plana y rígida posible;

(3) La longitud expuesta de la rosca del perno está entre 25 ~ 40 mm, y el perno debe ser perpendicular a la superficie de la roca de carbón; la línea central del cuerpo del perno de la biela del eje del gato es consistente;

(4) Verifique la integridad del dinamómetro antes de presurizar (manómetro de tubería de medio de trabajo, gato rotativo, etc.);

(5) La presión del dinamómetro de perno debe ser uniforme y lenta hasta que el perno esté suelto o el manómetro se lea al valor de la fuerza de anclaje del diseño del perno, y el ensayo destructivo generalmente no se realice;

(6) Cuando el gato esté liberando presión, afloje lentamente la perilla del interruptor;

(7) Durante la prueba de presión, no se permite que nadie se inspeccione 3 m cerca de la varilla de anclaje;

(8) Si la varilla de anclaje de resina se mide media hora después de la instalación, el valor medido debe multiplicarse por un factor de 1,3;

(9) Deben adoptarse medidas de protección de la seguridad durante el ensayo de la fuerza de anclaje de los pernos.

2.2 Detección de la fuerza de tracción de la barra de anclaje

El medidor de dibujo de varilla de anclaje es el instrumento de prueba de fuerza de dibujo de pernos más utilizado. En la actualidad, varios medidores de dibujo de anclaje comúnmente utilizados en nuestro país incluyen el medidor de dibujo de anclaje MLJ-300/100, el medidor de dibujo de anclaje no destructivo MJY-1, el medidor de dibujo de anclaje de la serie ZY, etc.

Existen los siguientes requisitos para la prueba de tracción del perno:

El experimento de dibujo del perno se completa en la carretera subterránea mediante el uso del medidor de dibujo del perno;

El sitio de prueba debe seleccionarse en el sitio de construcción de la carretera subterránea o roca circundante similar;

Las barras de anclaje y los agentes de anclaje utilizados en la prueba deben ser los mismos que los materiales utilizados en la construcción formal;

El equipo y los parámetros de perforación utilizados en la prueba deben ser los mismos que los de la construcción formal;

La prueba debe ser en forma de anclajes cortos (como anclajes con una longitud de 150 ~ 200 mm) para probar la resistencia de unión de los anclajes;

La prueba es una prueba destructiva. Se tira hasta que el perno falla, y la carga y el desplazamiento de la cola del perno se registran durante la prueba;

De acuerdo con la curva de carga máxima y desplazamiento, se analiza la capacidad de anclaje y el efecto de anclaje de la roca circundante, y se juzga la viabilidad de aplicar soporte de perno.

En una de las siguientes situaciones, la prueba de extracción de la varilla de anclaje debe realizarse nuevamente:

Se cambia el diseño del soporte del perno;

Cambios en los materiales de apoyo;

Las condiciones geológicas de las rocas circundantes de la carretera han sufrido cambios importantes, como fallas, zonas rotas, pliegues y otras estructuras geológicas; Aparecen grandes pulverizaciones de agua en el techo de la carretera, etc.

2.3 Prueba de par de apriete previo a la barra de anclaje

Una llave dinamométrica se utiliza generalmente para detectar la fuerza de apriete previo de la varilla de anclaje. La detección de la fuerza de apriete previo de la barra de anclaje deberá cumplir los siguientes requisitos:

Se muestrea un grupo (3) de la parte superior de cada subclase para la prueba de par de tuerca de perno. El par de apriete previo de cada tuerca deberá cumplir los requisitos de diseño;

Si una tuerca de cada grupo no cumple con el par requerido, se verificará por punto otro grupo (3 piezas). Si todavía se encuentran algunos no calificados, vuelva a apretar todas las tuercas de la clase y vuelva a revisarlas.

3 La relación entre varias fuerzas confusas

3.1 La diferencia entre la fuerza de anclaje y la fuerza de tracción

(1) La fuerza de anclaje es la fuerza de unión producida por el perno en la roca circundante, y es la fuerza que restringe la deformación de la roca circundante y desempeña un papel de apoyo. La fuerza de extracción del perno es la carga final que el perno puede soportar durante el experimento de extracción después de que el perno está anclado. Refleja la fuerza de tracción máxima que el perno rompe o falla después de que el cuerpo de la varilla, el agente de anclaje y la roca se unen entre sí.

(2) La fuerza de anclaje aumenta con la deformación y expansión de la roca circundante que se soporta. Por lo tanto, la fuerza de anclaje es una fuerza en constante desarrollo y cambio dinámico. La fuerza de extracción del perno es un valor fijo y no cambia con la deformación de la roca circundante y la fuerza del perno. Si la roca circundante no se deforma y no considera el efecto de relajación del cuerpo de la varilla, la fuerza de anclaje es igual a la fuerza de anclaje inicial.

(3) La prueba de fuerza de anclaje utiliza el dinamómetro de anclaje instalado entre la tuerca de anclaje y la bandeja. Generalmente, el dinamómetro de anclaje se instala cuando se instala el anclaje. El propósito de detectar la fuerza de anclaje es monitorear la fuerza del perno, y se requiere observación a largo plazo. La prueba de fuerza de tracción del perno utiliza el medidor de tensión del perno. La prueba se puede llevar a cabo en cualquier momento después de instalar el perno. La fuerza de tracción del perno se prueba para comprobar el cuerpo del perno, el agente de anclaje y el efecto de unión de la roca. En la construcción, al probar la fuerza de tracción de la varilla de anclaje, generalmente solo es necesario alcanzar la fuerza de anclaje diseñada; en la prueba destructiva, se requiere que la varilla de anclaje se retire o la varilla de anclaje se saque para terminar.

(4) Al verificar la calidad de construcción de la varilla de anclaje, generalmente verifique la fuerza de tracción de la varilla de anclaje. Al monitorear y analizar las condiciones de trabajo de la barra de anclaje, mida la fuerza de anclaje. La medición de la fuerza de anclaje es para verificar la fiabilidad del soporte y proporcionar una base para la futura revisión del diseño del soporte. Durante el diseño y la construcción, se debe garantizar el principio básico de que la fuerza de tracción de la varilla de anclaje es mayor que la fuerza de rotura de la varilla, es decir, después de que la fuerza de la varilla de anclaje exceda su fuerza de rotura, la varilla de anclaje puede romperse, pero la varilla de anclaje no se puede sacar. Un error común es que la fuerza de tracción de la varilla de anclaje diseñada es menor que la fuerza de rotura del cuerpo de la varilla.

3.2 Relación entre la fuerza de pre-apriete y el par de pre-apriete

(1) La relación simplificada entre la fuerza de pre-apriete de la varilla de anclaje y el par de pre-apriete es: M=k· T·d, donde M es el par de pre-apriete, N·m; k es el coeficiente proporcional, y T es la fuerza de pre-apriete, kN; d es el diámetro de la varilla, mm; el coeficiente proporcional k es un coeficiente integral, que se ve afectado por la influencia integral del ángulo de elevación de la rosca, el paso, el coeficiente de fricción del par de tornillos y el coeficiente de fricción de la tuerca y la superficie de soporte. Por lo tanto, es la determinación de la fuerza de pre-apriete y la fuerza de pre-apriete. La clave de la relación entre el par ajustado.

(2) La fuerza de pre-apriete es la fuerza, que es la fuerza de tracción aplicada a la varilla de anclaje (cable de anclaje), en kN; el momento de pre-apriete es el momento, que se aplica a la tuerca de compresión, en N·m.

(3) Los dos instrumentos de medición son diferentes. La fuerza de pre-apriete se puede observar a través del dinamómetro de perno instalado entre la bandeja de la varilla de anclaje y la tuerca; el par de apriete previo del profesional de servicio se puede observar a través de la pantalla digital o la llave dinamométrica de perno con pantalla de báscula.

(4) El diseño de la construcción de la barra de anclaje requiere fuerza de apriete previa, no un momento de apriete previo. Sin embargo, en la construcción real, debido a que el par de preajuste es fácil de medir y la medición de la fuerza de preajuste es relativamente complicada, y la fuerza de preajuste aumenta con el aumento del par de preajuste, para la comodidad de la detección, la detección indirecta se logra detectando directamente el par de preajuste. El propósito de la fuerza de apriete previo de la varilla de anclaje. Por lo tanto, cuando se instala el perno, generalmente se detecta el par de preajuste, pero no se detecta la fuerza de preajuste.

3.3 La diferencia entre precarga y pretensión

Fuerza de preajuste de la varilla de anclaje: la tensión axial aplicada al cuerpo de la varilla de anclaje durante la instalación de la varilla de anclaje.

Pretensión de la varilla de anclaje: la relación entre la fuerza de preajuste de la varilla de anclaje y el área de la sección transversal del cuerpo de la varilla.

4.1 El papel de la fuerza de anclaje

El efecto de anclaje de la varilla de anclaje se materializa en la acción de las fuerzas de anclaje radiales y tangenciales. La fuerza de anclaje radial ejerce una presión de confinamiento sobre la roca circundante, transforma la roca circundante de un estado de fuerza unidireccional y bidireccional a un estado de fuerza bidireccional y tridireccional, y mejora la estabilidad de la roca circundante. La barra de anclaje penetra en la superficie débil en la misma formación rocosa, y la fuerza de anclaje tangencial mejora las propiedades mecánicas de la superficie débil, mejorando así las propiedades mecánicas de la roca circundante. Por lo tanto, la varilla de anclaje es una forma de soporte más perfecta con soporte y refuerzo. La fuerza de anclaje radial desempeña principalmente un papel de apoyo, y la fuerza de anclaje tangencial desempeña principalmente un papel de refuerzo. En la roca circundante de las carreteras de carbón, la fuerza de anclaje radial se utiliza principalmente para el soporte. El rendimiento específico es el siguiente:

(1) El papel de fortalecer el arco. Para la roca circundante masiva o fracturada cortada por superficies débiles entrecruzadas, si se refuerza con pernos a tiempo, se puede mejorar la resistencia al cizallamiento de la estructura de la masa rocosa, y no solo puede mantenerse dentro de un cierto grosor de la roca circundante. Estable, y puede evitar que la roca circundante superior se afloje y deforma el arco reforzado, para mantener la estabilidad de la carretera.

(2) Efecto de suspensión. La función de suspensión significa que la barra de anclaje suspende la capa de roca débil o la roca peligrosa que está a punto de caer sobre la roca firme y estable de arriba, y la barra de anclaje soporta el peso de la roca peligrosa o la capa de roca débil.

(3) El papel de las vigas compuestas. En el techo de la calzada de la capa de roca en capas, se anclan una serie de pernos para formar una cierta viga compuesta anclando la capa de roca delgada dentro de la longitud de los pernos para mejorar su capacidad de carga. El techo de roca en capas de una carretera de techo plano puede considerarse como una viga superpuesta con los dos lados de la carretera como punto de apoyo. Bajo la acción de la carga, cada capa de roca tiene su propio momento de flexión individual, y cada capa de roca está bajo compresión y tensión. Después de que la varilla de anclaje combina las diversas capas de roca, la resistencia a la flexión y la capacidad de carga de la viga compuesta se mejoran considerablemente.

4.2 El papel de la precarga

(1) La fuerza de apriete previo puede desempeñar el papel de soporte activo del perno de anclaje, especialmente en la condición de formaciones rocosas en capas y rocas circundantes rotas. El aumento de la fuerza de apriete previo puede cambiar la naturaleza de la roca circundante, prevenir daños a la roca circundante y mantener la estabilidad de la roca circundante. Propicio para soportar la roca circundante.

La fuerza de apriete previo de la barra de anclaje tiene un efecto decisivo en la estabilidad del techo. Cuando la fuerza de pre-apriete es grande hasta cierto punto, la separación del techo dentro y por encima de la longitud de la barra de anclaje se puede eliminar.

La varilla de anclaje de alta fuerza de preajuste está diseñada para establecer un techo pretensado. La existencia del techo pretensado protege el techo de la tensión horizontal hasta cierto punto, de modo que la capa de roca del techo está en un estado de compresión lateral para superar el alto nivel de tensión en el techo. El impacto de la estabilidad.

(4) La formación de la estructura pretensada es condicional, y la pretensión del perno de anclaje es la clave. Bajo la condición de gran tensión horizontal, el papel de la varilla de anclaje es proporcionar un alto pretensado a la placa superior a tiempo para formar una placa superior pretensada, formando una estructura autoportante a presión.