Npr錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法
【專利摘要】一種NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，用于測(cè)量NPR錨索的套筒內(nèi)徑變化，NPR錨索包括套筒和位于套筒內(nèi)部的恒阻體，其包括以下步驟：在套筒內(nèi)部設(shè)置一個(gè)支撐件，在支撐件的圓周外側(cè)壁上均勻固定多個(gè)具有探頭的直線位移傳感器；設(shè)置直線位移傳感器的探頭抵頂套筒的內(nèi)壁，設(shè)置直線位移傳感器的探頭沿著套筒的徑向移動(dòng)；復(fù)位直線位移傳感器，使直線位移傳感器讀數(shù)為零；驅(qū)動(dòng)恒阻體在套筒內(nèi)部移動(dòng)，并同步驅(qū)動(dòng)支撐件沿著套筒的軸線移動(dòng)，使得多個(gè)直線位移傳感器在套筒內(nèi)部移動(dòng)；讀取直線位移傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量套筒內(nèi)徑，為科研提供可靠的數(shù)據(jù)。
【專利說明】
NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及錨索作用機(jī)理研究技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程領(lǐng)域，錨索是解決失穩(wěn)問題的主要設(shè)備材料之一，但是在高應(yīng)力、大強(qiáng)度下的工程下，一般錨索不但不能勝任，而且還會(huì)產(chǎn)生二次傷害，為此，業(yè)界開發(fā)了強(qiáng)度更高，實(shí)用性更好、價(jià)格便宜的NPR(negative Poisson Rat1n，負(fù)泊松比效應(yīng))銷索。NPR銷索的錨固段包括套筒(或者稱之為套管)、位于套筒內(nèi)并能夠在套筒內(nèi)移動(dòng)的恒阻體，該錨索為一種吸能的大變形錨索，它的出現(xiàn)解決了很多巖土工程中的疑難問題，但對(duì)于其中的內(nèi)在機(jī)理研究還停留在表面，為了深入的研究，需要在其工作狀態(tài)下測(cè)量出它的形態(tài)變化，由此研究其內(nèi)在機(jī)理。
[0003]在深入研究錨索工作機(jī)理的過程中，有一個(gè)非常重要的變形狀態(tài)，就是在拉伸過程中，NPR錨索套筒在徑向膨脹的同時(shí)，套筒的壁厚也會(huì)有所變化，而錨索套筒長(zhǎng)約1-5米，在這么長(zhǎng)的距離里如何能將其中的壁厚測(cè)量出來是一個(gè)較為難以解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，以實(shí)時(shí)地測(cè)量NPR錨索的套筒內(nèi)徑。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，用于測(cè)量NPR錨索的套筒內(nèi)徑變化，NPR錨索包括套筒和位于套筒內(nèi)部的恒阻體，其包括以下步驟:在套筒內(nèi)部設(shè)置一個(gè)支撐件，在支撐件的圓周外側(cè)壁上均勻固定多個(gè)具有探頭的直線位移傳感器;設(shè)置直線位移傳感器的探頭抵頂套筒的內(nèi)壁，設(shè)置直線位移傳感器的探頭沿著套筒的徑向移動(dòng);復(fù)位直線位移傳感器，使直線位移傳感器讀數(shù)為零;驅(qū)動(dòng)恒阻體在套筒內(nèi)部移動(dòng)，并同步驅(qū)動(dòng)支撐件沿著套筒的軸線移動(dòng)，使得多個(gè)直線位移傳感器在套筒內(nèi)部移動(dòng);讀取直線位移傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0007]優(yōu)選地，在將直線位移傳感器固定于支撐件時(shí)，具體包括以下步驟:在支撐件和直線位移傳感器之間設(shè)置與直線位移傳感器相應(yīng)的支撐桿件和固定套;其中，支撐桿件均勻地固定于支撐件的圓周外側(cè)壁上；固定套的外觀呈直桿狀，一端固定于相應(yīng)所述支撐桿件上，另一端為空心筒;將直線位移傳感器固定于固定套的空心筒中。
[0008]優(yōu)選地，設(shè)置直線位移傳感器的探頭抵頂套筒的內(nèi)壁時(shí)，還包括以下步驟:將直線位移傳感器的探頭端面固定于一滑動(dòng)板內(nèi)側(cè)，且滑動(dòng)板的邊緣向內(nèi)彎折，滑動(dòng)板的外側(cè)抵頂套筒的內(nèi)壁。
[0009]優(yōu)選地，所述支撐桿件和所述固定套之間通過螺栓連接，所述直線位移傳感器通過螺栓固定在空心筒中。
[0010]優(yōu)選地，復(fù)位直線位移傳感器之前，還包括以下步驟:在支撐件上連接多根牽引繩，還將牽引繩與套筒內(nèi)的恒阻體連接;當(dāng)恒阻體在套筒內(nèi)部發(fā)生位移時(shí)，牽引繩驅(qū)動(dòng)多個(gè)直線位移傳感器在套筒內(nèi)部移動(dòng)。
[0011]分析可知，本發(fā)明使直線位移傳感器自動(dòng)支撐在NPR錨索套筒內(nèi)，在恒阻體拉伸過程中，直線位移傳感器隨之移動(dòng)，以使直線位移傳感器實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量NPR錨索套筒內(nèi)徑，為科研提供可靠的數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量系統(tǒng)的牽引環(huán)、牽引繩、支撐件的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量系統(tǒng)的滑動(dòng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]由于NPR錨索的結(jié)構(gòu)及原理不同于常規(guī)錨索:其包括套筒和位于套筒在的恒阻體，恒阻體能夠在套筒中發(fā)生位移，該位移過程中不但會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而且整體結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，尤其是NPR錨索的套筒會(huì)發(fā)生徑向膨脹。若僅僅了解套筒的外徑膨脹，則不足以解釋錨索的膨脹機(jī)理，還需要知道錨索套筒的內(nèi)徑及壁厚在拉伸實(shí)驗(yàn)中的變化，為此，本發(fā)明綜合機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)量與信號(hào)采集等技術(shù)，提供一種NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，以運(yùn)用在巖土工程的錨索實(shí)驗(yàn)中。
[0017]為了高效實(shí)施本發(fā)明，可以在實(shí)際測(cè)量前，裝配如圖1所示的測(cè)量系統(tǒng)，若本發(fā)明的各部件全部在NPR錨索(未圖示)的套筒內(nèi)部完成裝配，工藝較為復(fù)雜，效率低下。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供的NPR錨索(下文時(shí)而簡(jiǎn)稱錨索)內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)主要用于測(cè)量NPR錨索套筒(下文時(shí)而簡(jiǎn)稱套筒)的內(nèi)徑變化，其包括:支撐件1、支撐桿件2、固定套、直線位移傳感器6、滑動(dòng)板5、牽引環(huán)9、牽引繩10，并且直線位移傳感器6具有探頭61。
[0019]支撐件I設(shè)置在NPR錨索的套筒內(nèi)部，能夠沿著NPR錨索套筒的軸線移動(dòng)。主要作用在于為支撐桿件2提供支撐，其可以為板狀、環(huán)狀，優(yōu)選地，如圖1，支撐件I呈環(huán)狀，結(jié)構(gòu)及工藝都較為簡(jiǎn)單。
[0020]支撐桿件2、固定套、直線位移傳感器6、滑動(dòng)板5等數(shù)量相同，均為多個(gè)，并一一對(duì)應(yīng)，例如圖1所示這四個(gè)部件均為六個(gè)，相鄰的支撐桿件之間間隔60°。當(dāng)然，這四個(gè)部件越多，越能夠采集更多的數(shù)據(jù)，越能夠更準(zhǔn)確的測(cè)量NPR錨索的套筒內(nèi)徑變化。
[0021]具體地，六個(gè)支撐桿件2均勻地固定于支撐件I的圓周外側(cè)壁上，并且支撐桿件2的軸線延長(zhǎng)線和NPR錨索套筒的軸線垂直相交。也即，支撐件I為圓環(huán)狀，支撐桿件2的軸線延長(zhǎng)線和支撐件I的軸線垂直相交，換言之，支撐桿件2沿著支撐件I的徑向分布。優(yōu)選地，支撐桿件2為圓筒結(jié)構(gòu)，便于固定套的一端插入其中。
[0022]固定套包括兩部分:實(shí)心桿3、空心筒4，實(shí)心桿3的一端和空心筒4的一端連接，使得固定套的整體外觀呈直桿狀。實(shí)心桿3的另一端插入支撐桿件2中，并且支撐桿件2的側(cè)壁設(shè)有螺孔，第一螺栓8穿過該螺孔后，將緊緊地抵頂在實(shí)心桿3上，使得實(shí)心桿3固定連接支撐桿件2?？招耐?的另一端則為開放結(jié)構(gòu)，便于直線位移傳感器6放入其中。并且，空心筒4側(cè)壁上設(shè)有螺孔，第二螺栓7穿過該螺孔抵頂在直線位移傳感器6上，從而將直線位移傳感器6固定在空心筒4中。
[0023]直線位移傳感器6固定于空心筒4之后，其探頭61伸出空心筒4外部，且探頭4的伸縮方向和支撐桿件2的軸線相同，借此使得探頭4的移動(dòng)路徑和套筒的徑向一致。直線位移傳感器6采集的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸至外部，也可以存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0024]滑動(dòng)板5在NPR錨索套筒的內(nèi)壁上滑動(dòng)，直線位移傳感器6的探頭61固定于滑動(dòng)板5內(nèi)側(cè)，滑動(dòng)板5的邊緣向內(nèi)彎折，外側(cè)抵頂套筒內(nèi)壁，如圖3，借此，可以避免套筒內(nèi)壁的凹凸不平阻礙滑動(dòng)板5的順利移動(dòng)。
[0025]如圖2所示，牽引環(huán)9掛在NPR錨索套筒內(nèi)的恒阻體上。之所以為環(huán)狀，便于鉤掛，其他結(jié)構(gòu)也可以，可能不如環(huán)狀簡(jiǎn)單、方便。牽引繩10為多根，一端連接于牽引環(huán)9，另一端均勻地連接于支撐件I前端面上的多個(gè)位置，以平衡地驅(qū)動(dòng)支撐件I移動(dòng)。也即，在套筒內(nèi)，當(dāng)恒阻體發(fā)生移動(dòng)時(shí)，即帶動(dòng)牽引環(huán)9移動(dòng)，牽引環(huán)9再帶動(dòng)支撐件I及其上的部件移動(dòng)。
[0026]另外需要說明的是，支撐桿件2和實(shí)心桿3之間通過第一螺栓8實(shí)現(xiàn)可拆卸的連接，是為了能夠方便更換固定套。當(dāng)測(cè)量不同規(guī)格套筒的內(nèi)徑時(shí)，可以根據(jù)需要，更換不同的固定套。同樣地，直線位移傳感器6和空心筒4之間通過第二螺栓7實(shí)現(xiàn)可拆卸連接，是為了更夠方便更換直線位移傳感器6。
[0027]在應(yīng)用本實(shí)施例對(duì)套筒內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以參考以下步驟:
[0028]根據(jù)套筒規(guī)格選擇合適長(zhǎng)度的固定套(實(shí)心桿3、空心筒4的長(zhǎng)度不同)，接著將實(shí)心桿3插入支撐桿件2中，用第一螺栓8鎖緊;再把直線位移傳感器6放入空心筒4中，用第二螺栓7鎖緊。注意，應(yīng)確保探頭61沿著套筒的徑向移動(dòng)、伸縮。
[0029]將牽引環(huán)9掛在套筒內(nèi)的恒阻體上，再把支撐件1、六個(gè)直線位移傳感器6等整體放入套筒中?；瑒?dòng)板5緊貼套筒內(nèi)壁。
[0030]調(diào)整直線位移傳感器6，使其復(fù)位、歸零。
[0031 ] 驅(qū)動(dòng)NPR錨索的恒阻體在套筒內(nèi)移動(dòng)，牽引環(huán)9拉直牽引繩10，牽引繩10拉動(dòng)支撐件I移動(dòng)。
[0032]此時(shí)，NPR錨索的恒阻體和套筒之間因?yàn)槟Σ敛坏a(chǎn)生大量的熱，而且套筒的壁厚也發(fā)生改變。探頭61會(huì)發(fā)生輕微伸出(畢竟壁厚變化不大)，直線位移傳感器6感知探頭61的位移，轉(zhuǎn)換為與探頭61移動(dòng)距離對(duì)應(yīng)的不同電信號(hào)，記錄在其內(nèi)部的存儲(chǔ)器中或輸出至外部。
[0033]分析直線位移傳感器6輸出的信號(hào)，即可得知探頭61移動(dòng)的距離，從而計(jì)算出套筒內(nèi)徑變大多少。例如初始狀態(tài)時(shí)，套筒內(nèi)徑是200mm，一探頭61在某一時(shí)間段向外移動(dòng)2mm，則表明在此時(shí)間段內(nèi)，恒阻體滑過的一段套筒的內(nèi)徑增加2mm;另一時(shí)間段內(nèi)，該探頭可能向外移動(dòng)3mm，則表明在此時(shí)間段內(nèi)，恒阻體滑過的另一段套筒的內(nèi)徑增加3mm。注意，套筒內(nèi)徑的改變并不一定是均勻的，例如一個(gè)探頭位移2mm，同一時(shí)間段內(nèi)，另一個(gè)探頭的位移可能是2.5臟。
[0034]由于直線位移傳感器6為多個(gè)，因此，可以分析出套筒不同位置處的內(nèi)徑變化。
[0035]其次，由于直線位移傳感器6—直跟隨牽引環(huán)9移動(dòng)，因此同一直線位移傳感器6可以沿著套筒的長(zhǎng)度方向，測(cè)量不同位置的內(nèi)徑數(shù)據(jù)。
[0036]綜上所述，本發(fā)明可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)得NPR錨索內(nèi)徑的變化，從而為科學(xué)地研究NPR錨索的工作機(jī)理以及后續(xù)改進(jìn)，提供數(shù)據(jù)支撐。
[0037]由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，用于測(cè)量NPR錨索的套筒內(nèi)徑變化，NPR錨索包括套筒和位于套筒內(nèi)部的恒阻體，其特征在于，包括以下步驟: 在套筒內(nèi)部設(shè)置一個(gè)支撐件，在支撐件的圓周外側(cè)壁上均勻固定多個(gè)具有探頭的直線位移傳感器； 設(shè)置直線位移傳感器的探頭抵頂套筒的內(nèi)壁，設(shè)置直線位移傳感器的探頭沿著套筒的徑向移動(dòng)； 復(fù)位直線位移傳感器，使直線位移傳感器讀數(shù)為零； 驅(qū)動(dòng)恒阻體在套筒內(nèi)部移動(dòng)，并同步驅(qū)動(dòng)支撐件沿著套筒的軸線移動(dòng)，使得多個(gè)直線位移傳感器在套筒內(nèi)部移動(dòng)； 讀取直線位移傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其特征在于，在將直線位移傳感器固定于支撐件時(shí)，具體包括以下步驟: 在支撐件和直線位移傳感器之間設(shè)置與直線位移傳感器相應(yīng)的支撐桿件和固定套;其中，支撐桿件均勻地固定于支撐件的圓周外側(cè)壁上；固定套的外觀呈直桿狀，一端固定于相應(yīng)所述支撐桿件上，另一端為空心筒； 將直線位移傳感器固定于固定套的空心筒中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其特征在于，設(shè)置直線位移傳感器的探頭抵頂套筒的內(nèi)壁時(shí)，還包括以下步驟: 將直線位移傳感器的探頭端面固定于一滑動(dòng)板內(nèi)側(cè)，且滑動(dòng)板的邊緣向內(nèi)彎折，滑動(dòng)板的外側(cè)抵頂套筒的內(nèi)壁。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其特征在于，所述支撐桿件和所述固定套之間通過螺栓連接，所述直線位移傳感器通過螺栓固定在空心筒中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NPR錨索內(nèi)徑實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其特征在于，復(fù)位直線位移傳感器之前，還包括以下步驟: 在支撐件上連接多根牽引繩，還將牽引繩與套筒內(nèi)的恒阻體連接； 當(dāng)恒阻體在套筒內(nèi)部發(fā)生位移時(shí)，牽引繩驅(qū)動(dòng)多個(gè)直線位移傳感器在套筒內(nèi)部移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01B21/14GK106052616SQ201610338520
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】陶志剛, 呂謙, 張海江
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)