Diversi concetti di forza relativi al supporto del bullone

Diversi concetti di forza relativi al supporto del bullone

1 definizione

Forza di ancoraggio: si riferisce alla forza di ritenuta dell'asta di ancoraggio sulla roccia circostante, che include la forza di ancoraggio radiale e la forza di ancoraggio tangenziale, la forza di ancoraggio radiale include la forza di ancoraggio di supporto e la forza di ancoraggio incollata.

La forza di ancoraggio è la forza radiale di supporto esercitata sulla roccia circostante dalla piastra di supporto per impedire che la roccia circostante si sposti nella carreggiata;

La forza di ancoraggio è la forza radiale esercitata dall'asta di ancoraggio sulla roccia circostante attraverso il legante;

La forza di ancoraggio tangenziale è la forza limite provocata dal corpo del bullone che penetra la superficie debole dell'ammasso roccioso allo scorrimento e all'apertura della superficie debole; l'unità è kN.

Forza di estrazione: si riferisce alla forza che impedisce al bullone di uscire dall'ammasso roccioso. La forza di trazione può essere suddivisa in forza di trazione di progetto e forza di trazione di rilevamento. In generale, la forza di estrazione si riferisce alla forza di estrazione di progetto e il suo valore dovrebbe essere maggiore della forza di rottura dell'asta di ancoraggio; l'unità è kN.

Forza di pretensionamento dell'asta di ancoraggio: la tensione assiale applicata al corpo dell'asta di ancoraggio durante l'installazione dell'asta di ancoraggio, in kN.

Coppia di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio: la coppia applicata al dado dell'asta di ancoraggio durante l'installazione dell'asta di ancoraggio, in N·m.

Precompressione dell'asta di ancoraggio: durante l'installazione dell'asta di ancoraggio, la sollecitazione di trazione assiale applicata al corpo dell'asta di ancoraggio è uguale al rapporto tra la forza di pretensionamento dell'asta di ancoraggio e l'area della sezione trasversale del corpo dell'asta, in MPa.

2Metodo di misurazione

2.1 Prova della forza di ancoraggio

La forza di ancoraggio del bullone viene generalmente eseguita con un dinamometro. Attualmente, il misuratore di tensione dei bulloni ML-20/ML-30 viene generalmente utilizzato in fondo pozzo.

Processo di installazione del dinamometro:

①Controllare i giunti del tubo dell'olio del manometro idraulico da banco nel tensiometro;

②La biella dell'asta di ancoraggio (filettatura interna) è direttamente inserita nella filettatura dell'estremità dell'asta di ancoraggio e la filettatura della vite non è inferiore a 30 mm;

Installare il manicotto, il manicotto è vicino al vassoio dell'asta di ancoraggio, quindi viene installato il martinetto (un'estremità del cilindro telescopico è verso l'esterno, vicino al dado) e il dado viene serrato con una chiave;

Collegare il tubo al jack

In cima

⑤ Serrare la manopola dell'interruttore;

⑥ Mettere in pressione la maniglia di manovra a velocità costante e prestare sempre attenzione al manometro fino al raggiungimento della forza di ancoraggio prevista, quindi azionare lentamente l'interruttore per rilasciare la pressione.

Precauzioni:

(1) Scegliere una posizione in cui il carbone di roccia sia livellato e nessun fenomeno di rottura sul vassoio;

(2) La piastra di supporto deve essere il più piatta e rigida possibile;

(3) La lunghezza esposta della filettatura del bullone è compresa tra 25~40 mm e il bullone deve essere perpendicolare alla superficie della roccia carbonifera; la linea centrale del corpo del bullone della biella dell'albero del martinetto è coerente;

(4) Verificare l'integrità del dinamometro prima della pressurizzazione (manometro della tubazione del mezzo di lavoro, martinetto rotante, ecc.);

(5) La pressione del dinamometro a bullone deve essere uniforme e lenta fino a quando il bullone non è allentato o il manometro non legge il valore della forza di ancoraggio di progetto del bullone e il test distruttivo generalmente non viene eseguito;

(6) Quando il martinetto sta rilasciando la pressione, allentare lentamente la manopola dell'interruttore;

(7) Durante la prova di pressione, nessuno può ispezionare 3 m vicino all'asta di ancoraggio;

(8) Se l'asta di ancoraggio in resina viene misurata mezz'ora dopo l'installazione, il valore misurato deve essere moltiplicato per un fattore 1,3;

(9) Durante la prova della forza di ancoraggio dei bulloni devono essere adottate misure di protezione di sicurezza.

2.2 Rilevamento della forza di trazione dell'asta di ancoraggio

Il calibro di disegno dell'asta di ancoraggio è lo strumento di prova della forza di disegno del bullone più comunemente usato. Al momento, diversi indicatori di disegno di ancoraggio comunemente usati nel nostro paese includono indicatore di disegno di ancoraggio MLJ-300/100, calibro di disegno di ancoraggio non distruttivo MJY-1, calibro di disegno di ancoraggio serie ZY, ecc.

Ci sono i seguenti requisiti per il test di trazione del bullone:

L'esperimento di imbutitura viene completato nella carreggiata sotterranea utilizzando il calibro di imbutitura;

Il sito di prova dovrebbe essere selezionato nel cantiere della carreggiata sotterranea o simile roccia circostante;

Le barre di ancoraggio e gli agenti di ancoraggio utilizzati nel test dovrebbero essere gli stessi dei materiali utilizzati nella costruzione formale;

L'attrezzatura e i parametri di perforazione utilizzati nel test dovrebbero essere gli stessi di quelli nella costruzione formale;

Il test dovrebbe essere sotto forma di ancoraggi corti (come ancoraggi con una lunghezza di 150~200 mm) per testare la forza di adesione degli ancoraggi;

Il test è un test distruttivo. Viene tirato fino a quando il bullone non si rompe e durante la prova vengono registrati il ​​carico e lo spostamento della coda del bullone;

In base alla curva del carico massimo e dello spostamento, vengono analizzati l'ancorabilità e l'effetto di ancoraggio della roccia circostante e viene valutata la fattibilità dell'applicazione del supporto del bullone.

In una delle seguenti situazioni, è necessario ripetere la prova di estrazione dell'asta di ancoraggio:

Il design del supporto del bullone è cambiato;

Cambiamenti nei materiali di supporto;

Le condizioni geologiche delle rocce circostanti la carreggiata hanno subito importanti cambiamenti, come faglie, zone di frattura, pieghe e altre strutture geologiche; grandi spruzzi d'acqua compaiono sul tetto della carreggiata, ecc.

2.3 Prova della coppia di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio

Una chiave dinamometrica viene generalmente utilizzata per rilevare la forza di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio. Il rilevamento della forza di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio deve soddisfare i seguenti requisiti:

Un gruppo (3) viene campionato dalla parte superiore di ciascuna sottoclasse per il test di coppia del dado del bullone. La coppia di pre-serraggio di ciascun dado deve soddisfare i requisiti di progettazione;

Se un dado in ciascun gruppo non soddisfa la coppia richiesta, un altro gruppo (3 pezzi) deve essere controllato a campione. Se vengono ancora trovati quelli non qualificati, serra nuovamente tutti i dadi della classe e revisionali di nuovo.

3 La relazione tra diverse forze confuse

3.1 La differenza tra forza di ancoraggio e forza di trazione

(1) La forza di ancoraggio è la forza di legame prodotta dal bullone sulla roccia circostante, ed è la forza che limita la deformazione della roccia circostante e svolge un ruolo di supporto. La forza di estrazione del bullone è il carico massimo che il bullone può sopportare durante l'esperimento di estrazione dopo che il bullone è stato ancorato. Riflette la forza di trazione massima che il bullone si rompe o si rompe dopo che il corpo dell'asta, l'agente di ancoraggio e la roccia sono legati insieme.

(2) La forza di ancoraggio aumenta con la deformazione e l'espansione della roccia circostante da sostenere. Pertanto, la forza di ancoraggio è una forza che si sviluppa dinamicamente e cambia costantemente. La forza di estrazione del bullone è un valore fisso e non cambia con la deformazione della roccia circostante e la forza del bullone. Se la roccia circostante non si deforma e non tiene conto dell'effetto di rilassamento del corpo dell'asta, la forza di ancoraggio è uguale alla forza di ancoraggio iniziale.

(3) Il test della forza di ancoraggio utilizza il dinamometro di ancoraggio installato tra il dado di ancoraggio e il vassoio. Generalmente, il dinamometro dell'ancora viene installato quando è installata l'ancora. Lo scopo del rilevamento della forza di ancoraggio è monitorare la forza del bullone ed è necessaria un'osservazione a lungo termine. Il test della forza di trazione del bullone utilizza il misuratore di tensione del bullone. Il test può essere eseguito in qualsiasi momento dopo l'installazione del bullone. La forza di trazione del bullone viene testata per verificare il corpo del bullone, l'agente di ancoraggio e l'effetto di adesione alla roccia. Nella costruzione, quando si verifica la forza di trazione dell'asta di ancoraggio, è generalmente necessario solo raggiungere la forza di ancoraggio progettata; nel test distruttivo, è necessario estrarre l'asta di ancoraggio o estrarre l'asta di ancoraggio per terminare.

(4) Quando si controlla la qualità costruttiva dell'asta di ancoraggio, controllare generalmente la forza di trazione dell'asta di ancoraggio. Durante il monitoraggio e l'analisi delle condizioni di lavoro dell'asta di ancoraggio, misurare la forza di ancoraggio. La misurazione della forza di ancoraggio serve a verificare l'affidabilità del supporto e fornire una base per la futura revisione del progetto del supporto. Durante la progettazione e la costruzione, deve essere garantito il principio di base secondo cui la forza di trazione dell'asta di ancoraggio è maggiore della forza di rottura dell'asta, ovvero, dopo che la forza dell'asta di ancoraggio supera la sua forza di rottura, l'asta di ancoraggio può essere rotto, ma l'asta di ancoraggio non può essere estratta. Un errore comune è che la forza di trazione dell'asta di ancoraggio progettata è inferiore alla forza di rottura del corpo dell'asta.

3.2 Relazione tra forza di pre-serraggio e coppia di pre-serraggio

(1) La relazione semplificata tra la forza di pre-serraggio della barra di ancoraggio e la coppia di pre-serraggio è: M=k·T·d, dove M è la coppia di pre-serraggio, N·m; k è il coefficiente proporzionale e T è la forza di pre-serraggio, kN; d è il diametro dell'asta, mm; il coefficiente proporzionale k è un coefficiente globale, che è influenzato dall'influenza complessiva dell'angolo di sollevamento del filetto, del passo, del coefficiente di attrito della coppia di viti e del coefficiente di attrito del dado e della superficie di appoggio. Pertanto, è la determinazione della forza di pre-serraggio e della forza di pre-serraggio. La chiave del rapporto tra coppia stretta.

(2) La forza di pre-serraggio è la forza, che è la forza di trazione applicata all'asta di ancoraggio (cavo di ancoraggio), in kN; il momento di pre-serraggio è il momento, che viene applicato al dado di compressione, in N·m.

(3) I due strumenti di misura sono diversi. La forza di pre-serraggio può essere osservata attraverso il dinamometro a bullone installato tra il vassoio dell'asta di ancoraggio e il dado; la coppia di pre-serraggio del professionista dell'assistenza può essere osservata tramite il display digitale o la chiave dinamometrica per bulloni con display graduato.

(4) Il progetto di costruzione dell'asta di ancoraggio richiede una forza di pre-serraggio, non un momento di pre-serraggio. Tuttavia, nella costruzione effettiva, poiché la coppia di pre-serraggio è facile da misurare e la misurazione della forza di pre-serraggio è relativamente complicata, e la forza di pre-serraggio aumenta con l'aumento della coppia di pre-serraggio, per comodità di rilevamento, il rilevamento indiretto si ottiene rilevando direttamente la coppia di pre-serraggio. Lo scopo della forza di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio. Pertanto, quando il bullone è installato, di solito viene rilevata la coppia di pre-serraggio, ma non viene rilevata la forza di pre-serraggio.

3.3 La differenza tra precarico e precompressione

Forza di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio: la tensione assiale applicata al corpo dell'asta di ancoraggio durante l'installazione dell'asta di ancoraggio.

Precompressione dell'asta di ancoraggio: il rapporto tra la forza di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio e l'area della sezione trasversale del corpo dell'asta.

4.1 Il ruolo della forza di ancoraggio

L'effetto di ancoraggio dell'asta di ancoraggio è rappresentato dall'azione delle forze di ancoraggio radiali e tangenziali. La forza di ancoraggio radiale esercita una pressione di confinamento sulla roccia circostante, trasforma la roccia circostante da uno stato di forza unidirezionale e bidirezionale a uno stato di forza bidirezionale e tridirezionale e migliora la stabilità della roccia circostante. L'asta di ancoraggio penetra nella superficie debole nella stessa formazione rocciosa e la forza di ancoraggio tangenziale migliora le proprietà meccaniche della superficie debole, migliorando così le proprietà meccaniche della roccia circostante. Pertanto, l'asta di ancoraggio è una forma di supporto più perfetta sia con supporto che con rinforzo. La forza di ancoraggio radiale svolge principalmente un ruolo di supporto e la forza di ancoraggio tangenziale svolge principalmente un ruolo di rinforzo. Nella roccia circostante delle carreggiate del carbone, la forza di ancoraggio radiale viene utilizzata principalmente per il supporto. La prestazione specifica è la seguente:

(1) Il ruolo del rafforzamento dell'arch. Per la roccia circostante massiccia o fratturata tagliata da superfici deboli incrociate, se viene rinforzata con bulloni nel tempo, la resistenza al taglio della struttura dell'ammasso roccioso può essere migliorata e non solo può mantenersi entro un certo spessore della roccia circostante. Stabile, e può impedire l'allentamento e la deformazione della roccia circostante superiore dell'arco rinforzato, in modo da mantenere la stabilità della carreggiata.

(2) Effetto sospensione. La funzione di sospensione significa che l'asta di ancoraggio sospende lo strato di roccia debole o roccia pericolosa che sta per cadere sulla roccia solida e stabile sopra, e l'asta di ancoraggio sopporta il peso della roccia pericolosa o dello strato di roccia debole.

(3) Il ruolo delle travi composte. Nella copertura della carreggiata dello strato di roccia stratificata, una serie di bulloni viene ancorata per formare una certa trave composita ancorando il sottile strato di roccia all'interno della lunghezza dei bulloni per migliorarne la capacità portante. Il tetto in roccia stratificata di una carreggiata a tetto piano può essere considerato come una trave sovrapposta con i due lati della carreggiata come fulcro. Sotto l'azione del carico, ogni strato di roccia ha il suo momento flettente individuale e ogni strato di roccia è sotto compressione e tensione. Dopo che l'asta di ancoraggio combina i vari strati di roccia, la resistenza alla flessione e la capacità portante della trave composita sono notevolmente migliorate.

4.2 Il ruolo del precarico

(1) La forza di pre-serraggio può svolgere il ruolo di supporto attivo del bullone di ancoraggio, specialmente nella condizione di formazioni rocciose stratificate e rocce circostanti rotte. L'aumento della forza di pre-serraggio può modificare la natura della roccia circostante, prevenire danni alla roccia circostante e mantenere la stabilità della roccia circostante. Favorevole a sostenere la roccia circostante.

La forza di pre-serraggio dell'asta di ancoraggio ha un effetto decisivo sulla stabilità del tetto. Quando la forza di pre-serraggio è in una certa misura elevata, la separazione del tetto all'interno e al di sopra della lunghezza dell'asta di ancoraggio può essere eliminata.

L'asta di ancoraggio ad alta forza di pre-serraggio è progettata per stabilire un tetto precompresso. L'esistenza del tetto precompresso protegge il tetto dalle sollecitazioni orizzontali in una certa misura, in modo che lo strato roccioso del tetto si trovi in ​​uno stato di compressione laterale per superare l'elevato livello di sollecitazione sul tetto. L'impatto della stabilità.

(4) La formazione della struttura precompressa è condizionata e la pretensione del bullone di ancoraggio è la chiave. In condizioni di forte sollecitazione orizzontale, il ruolo dell'asta di ancoraggio è quello di fornire un'elevata precompressione alla piastra superiore in tempo per formare una piastra superiore precompressa, formando una struttura autoportante a pressione.