Cıvata desteği ile ilgili çeşitli kuvvet kavramları
Jun 05, 2021| Cıvata desteği ile ilgili çeşitli kuvvet kavramları
1 tanım
Ankraj kuvveti: ankraj çubuğunun radyal ankraj kuvveti ve teğetsel ankraj kuvvetini içeren çevreleyen kaya üzerindeki kısıtlayıcı kuvvetini ifade eder, radyal ankraj kuvveti destekleyici ankraj kuvvetini ve yapışan ankraj kuvvetini içerir.
Ankraj kuvveti, çevreleyen kayanın yola girmesini önlemek için destek plakası tarafından çevreleyen kayaya uygulanan radyal destek kuvvetidir;
Ankraj kuvveti, ankraj çubuğunun bağlayıcı aracılığıyla çevreleyen kayaya uyguladığı radyal kuvvettir;
Teğetsel ankraj kuvveti, kaya kütlesinin zayıf yüzeyine nüfuz eden cıvata gövdesinin zayıf yüzeyin kaymasına ve açılmasına neden olduğu sınırlayıcı kuvvettir; birim kN'dir.
Çekme kuvveti: Sürgünün kaya kütlesinden dışarı çekilmesini önleyen kuvveti ifade eder. Çekme kuvveti, tasarım çekme kuvvetine ve algılama çekme kuvvetine ayrılabilir. Genel olarak konuşursak, çekme kuvveti tasarım çekme kuvvetine atıfta bulunur ve değeri, ankraj çubuğunun kopma kuvvetinden daha büyük olmalıdır; birim kN'dir.
Ankraj çubuğu ön sıkma kuvveti: Ankraj çubuğunun montajı sırasında ankraj çubuğu gövdesine uygulanan eksenel gerilim, kN cinsinden.
Ankraj çubuğu ön sıkma torku: Ankraj çubuğunun montajı sırasında ankraj çubuğu somununa uygulanan tork, N·m.
Ankraj çubuğu ön gerilimi: ankraj çubuğunun montajı sırasında, ankraj çubuğu gövdesine uygulanan eksenel çekme gerilimi, MPa cinsinden, ankraj çubuğu ön gerilim kuvvetinin çubuk gövdesinin kesit alanına oranına eşittir.
2Ölçüm yöntemi
2.1 Ankraj kuvveti testi
Cıvatanın ankraj kuvveti genellikle bir dinamometre ile gerçekleştirilir. Şu anda, ML-20/ML-30 cıvata gerilim ölçer genellikle kuyuda kullanılmaktadır.
Dinamometre kurulum süreci:
①Gerginlik göstergesindeki tezgah hidrolik basınç göstergesinin yağ borusu bağlantılarını kontrol edin;
②Çapa çubuğu bağlantı çubuğu (iç dişli) doğrudan ankraj çubuğunun ucunun dişi üzerinde manşonludur ve vida dişi 30 mm'den az değildir;
③ Manşonu takın, manşon ankraj çubuğu tepsisine yakındır ve daha sonra kriko takılır (teleskopik silindirin bir ucu dışa doğru, somuna yakındır) ve somun bir anahtarla sıkılır;
④Torbayı jaka bağlayın
üstte
⑤ Anahtar düğmesini sıkın;
⑥ Çalıştırma koluna sabit bir hızda basınç uygulayın ve tasarlanan sabitleme kuvvetine ulaşılana kadar her zaman manometreye dikkat edin ve ardından basıncı serbest bırakmak için anahtarı yavaşça açın.
Önlemler:
(1) Kaya kömürünün düz olduğu ve tepside kırılma olayının olmadığı bir konum seçin;
(2) Destek plakası mümkün olduğunca düz ve sert olmalıdır;
(3) Cıvata dişinin açıkta kalan uzunluğu 25~40 mm arasındadır ve cıvata, kömür kaya yüzeyine dik olmalıdır; kriko mili bağlantı çubuğu cıvata gövdesinin merkez hattı tutarlıdır;
(4) Basınçlandırmadan önce dinamometrenin bütünlüğünü kontrol edin (çalışma ortamı boru hattı basınç göstergesi, döner kriko, vb.);
(5) Cıvata dinamometresinin basıncı, cıvata gevşeyene veya basınç göstergesi cıvata tasarımı ankraj kuvveti değerini okuyana kadar düzgün ve yavaş olmalıdır ve tahribat testi genellikle yapılmaz;
(6) Kriko basıncı boşaltırken, düğme düğmesini yavaşça gevşetin;
(7) Basınç testi sırasında, ankraj çubuğunun 3m yakınında kimsenin denetlenmesine izin verilmez;
(8) Reçine ankraj çubuğu kurulumdan yarım saat sonra ölçülürse, ölçülen değer 1,3 faktörü ile çarpılmalıdır;
(9) Cıvataların ankraj kuvveti testi sırasında güvenlik koruma önlemleri alınmalıdır.
2.2 Ankraj çubuğu çekme kuvveti algılama
Ankraj çubuğu çekme göstergesi, en yaygın olarak kullanılan cıvata çekme kuvveti test cihazıdır. Şu anda ülkemizde yaygın olarak kullanılan birkaç ankraj çekme mastarı, MLJ-300/100 ankraj çekme mastarı, MJY-1 tahribatsız ankraj çekme mastarı, ZY serisi ankraj çekme mastarı vb.
Cıvata çekme testi için aşağıdaki gereksinimler vardır:
Yeraltı karayolunda cıvata çekme mastarı kullanılarak cıvata çekme deneyi tamamlanır;
Test alanı, yer altı karayolu inşaat sahası veya benzeri çevreleyen kayada seçilmelidir;
Testte kullanılan ankraj çubukları ve ankraj ajanları, resmi yapımda kullanılan malzemelerle aynı olmalıdır;
Testte kullanılan ekipman ve sondaj parametreleri, resmi yapımdakilerle aynı olmalıdır;
Ankrajların yapışma mukavemetini test etmek için test kısa ankrajlar (150~200mm uzunluğunda ankrajlar gibi) şeklinde olmalıdır;
Test yıkıcı bir testtir. Cıvata bozuluncaya kadar çekilir ve test sırasında cıvatanın kuyruğunun yükü ve yer değiştirmesi kaydedilir;
Maksimum yük ve yer değiştirme eğrisine göre, çevreleyen kayanın ankrajlanabilirliği ve ankraj etkisi analiz edilir ve bulon desteğinin uygulanmasının fizibilitesi değerlendirilir.
Aşağıdaki durumlardan birinde, ankraj çubuğu çekme testi tekrar yapılmalıdır:
Cıvata destek tasarımı değiştirildi;
Destekleyici malzemelerdeki değişiklikler;
Yolu çevreleyen kayaların jeolojik koşulları, faylar, kırık bölgeler, kıvrımlar ve diğer jeolojik yapılar gibi büyük değişikliklere uğramıştır; yolun çatısında vb. büyük su spreyleri görünüyor.
2.3 Ankraj çubuğu ön sıkma torku testi
Ankraj çubuğunun ön sıkma kuvvetini tespit etmek için genellikle bir tork anahtarı kullanılır. Ankraj çubuğu ön sıkma kuvvetinin tespiti aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:
Cıvata somunu tork testi için her alt sınıfın tepesinden bir grup (3) örneklenir. Her bir somunun ön sıkma torku tasarım gerekliliklerini karşılamalıdır;
Her gruptaki bir somun gerekli torku karşılayamazsa, başka bir grup (3 adet) yerinde kontrol edilecektir. Hala niteliksiz olanlar bulunursa, sınıftaki tüm somunları tekrar sıkın ve tekrar elden geçirin.
3 Birkaç kafa karıştırıcı güç arasındaki ilişki
3.1 Demirleme kuvveti ile çekme kuvveti arasındaki fark
(1) Ankraj kuvveti, cıvata tarafından çevreleyen kaya üzerinde üretilen bağlayıcı kuvvettir ve çevreleyen kayanın deformasyonunu sınırlayan ve destekleyici bir rol oynayan kuvvettir. Sürgünün çekme kuvveti, cıvata ankrajlandıktan sonra çekme deneyi sırasında cıvatanın dayanabileceği nihai yüktür. Çubuk gövdesi, ankraj maddesi ve kaya birbirine yapıştırıldıktan sonra cıvatanın kırıldığı veya bozulduğu maksimum çekme kuvvetini yansıtır.
(2) Ankraj kuvveti, desteklenen çevreleyen kayanın deformasyonu ve genişlemesi ile artar. Bu nedenle, demirleme kuvveti dinamik olarak gelişen ve sürekli değişen bir kuvvettir. Sürgünün çekme kuvveti sabit bir değerdir ve çevreleyen kayanın deformasyonu ve sürgü kuvveti ile değişmez. Çevreleyen kaya deforme olmazsa ve çubuk gövdesinin gevşeme etkisini dikkate almazsa, ankraj kuvveti ilk ankraj kuvvetine eşittir.
(3) Ankraj kuvveti testi, ankraj somunu ile tepsi arasına monte edilen ankraj dinamometresini kullanır. Genel olarak, ankraj dinamometresi, ankraj kurulduğunda kurulur. Ankraj kuvvetini tespit etmenin amacı, cıvatanın kuvvetini izlemektir ve uzun süreli gözlem gereklidir. Cıvata çekme kuvveti testi, cıvata gerginlik ölçeri kullanır. Test, cıvata takıldıktan sonra herhangi bir zamanda yapılabilir. Cıvata çekme kuvveti, cıvata gövdesini, ankraj ajanını ve kaya bağlama etkisini kontrol etmek için test edilir. İnşaatta, ankraj çubuğunun çekme kuvveti test edilirken, genellikle sadece tasarlanan ankraj kuvvetine ulaşmak gerekir; tahribatlı testte, ankraj çubuğunun çekilmesi veya sonlandırılması için ankraj çubuğunun dışarı çekilmesi gerekir.
(4) Ankraj çubuğunun yapım kalitesini kontrol ederken, genellikle ankraj çubuğunun çekme kuvvetini kontrol edin. Ankraj çubuğunun çalışma koşullarını izlerken ve analiz ederken, ankraj kuvvetini ölçün. Ankraj kuvvetinin ölçümü, desteğin güvenilirliğini doğrulamak ve destek tasarımının gelecekteki revizyonu için bir temel sağlamaktır. Tasarım ve yapım sırasında, ankraj çubuğunun çekme kuvvetinin, çubuğun kopma kuvvetinden daha büyük olduğu temel prensibi sağlanmalıdır, yani, ankraj çubuğunun kuvveti, kopma kuvvetini aştığında, ankraj çubuğu, kırılmış, ancak ankraj çubuğu dışarı çekilemez. Yaygın bir hata, tasarlanan ankraj çubuğunun çekme kuvvetinin, çubuk gövdesinin kopma kuvvetinden daha az olmasıdır.
3.2 Ön sıkma kuvveti ile ön sıkma torku arasındaki ilişki
(1) Ankraj çubuğu ön sıkma kuvveti ile ön sıkma torku arasındaki basitleştirilmiş ilişki: M=k·T·d, burada M ön sıkma torku, N·m'dir; k orantı katsayısıdır ve T ön sıkma kuvvetidir, kN; d çubuğun çapıdır, mm; orantı katsayısı k, iplik kaldırma açısının, hatvesinin, vida çiftinin sürtünme katsayısının ve somunun ve destek yüzeyinin sürtünme katsayısının kapsamlı etkisinden etkilenen kapsamlı bir katsayıdır. Bu nedenle ön sıkma kuvvetinin ve ön sıkma kuvvetinin belirlenmesidir. Sıkı tork arasındaki ilişkinin anahtarı.
(2) Ön sıkma kuvveti, ankraj çubuğuna (ankraj kablosu) uygulanan çekme kuvveti olan kN cinsinden kuvvettir; ön sıkma momenti, N·m cinsinden sıkıştırma somununa uygulanan momenttir.
(3) İki ölçüm aleti farklıdır. Ön sıkma kuvveti, ankraj çubuğu tepsisi ile somun arasına monte edilen cıvata dinamometresinden gözlemlenebilir; servis uzmanının ön sıkma torku, dijital ekran veya ölçek göstergeli cıvata tork anahtarı aracılığıyla gözlemlenebilir.
(4) Ankraj çubuğu yapı tasarımı, ön sıkma momenti değil, ön sıkma kuvveti gerektirir. Bununla birlikte, gerçek yapımda, ön sıkma torkunun ölçülmesi kolay olduğundan ve ön sıkma kuvveti ölçümü nispeten karmaşık olduğundan ve algılama kolaylığı için ön sıkma torkunun artmasıyla ön sıkma kuvveti artar, dolaylı algılama, ön sıkma torkunun doğrudan algılanmasıyla elde edilir. Ankraj çubuğunun ön sıkma kuvvetinin amacı. Bu nedenle cıvata takıldığında, genellikle ön sıkma torku algılanır, ancak ön sıkma kuvveti algılanmaz.
3.3 Ön yük ve ön gerilim arasındaki fark
Ankraj çubuğu ön sıkma kuvveti: Ankraj çubuğunun montajı sırasında ankraj çubuğu gövdesine uygulanan eksenel gerilim.
Ankraj çubuğu ön gerilimi: ankraj çubuğu ön sıkma kuvvetinin çubuk gövdesinin kesit alanına oranı.
4.1 Demirleme kuvvetinin rolü
Ankraj çubuğunun ankraj etkisi, radyal ve teğet ankraj kuvvetlerinin eyleminde somutlaşır. Radyal ankraj kuvveti, çevreleyen kaya üzerinde sınırlayıcı basınç uygular, çevreleyen kayayı tek yönlü ve çift yönlü bir kuvvet durumundan iki yönlü ve üç yönlü bir kuvvet durumuna dönüştürür ve çevreleyen kayanın stabilitesini geliştirir. Ankraj çubuğu, aynı kaya oluşumundaki zayıf yüzeye nüfuz eder ve teğetsel ankraj kuvveti, zayıf yüzeyin mekanik özelliklerini iyileştirir, böylece çevreleyen kayanın mekanik özelliklerini iyileştirir. Bu nedenle ankraj çubuğu hem destek hem de güçlendirme ile daha mükemmel bir destek formudur. Radyal ankraj kuvveti esas olarak destekleyici bir rol oynar ve teğetsel ankraj kuvveti esas olarak takviye edici bir rol oynar. Kömür yollarının çevresindeki kayalarda, radyal ankraj kuvveti esas olarak desteklemek için kullanılır. Spesifik performans aşağıdaki gibidir:
(1) Kemeri güçlendirmenin rolü. Çapraz zayıf yüzeyler tarafından kesilen masif veya kırık çevreleyen kaya için, zaman içinde bulonlarla takviye edilirse, kaya kütlesi yapısının kesme mukavemeti geliştirilebilir ve kendisini yalnızca çevreleyen kayanın belirli bir kalınlığı içinde tutamaz. Kararlı ve yolun stabilitesini korumak için üst çevreleyen kayanın takviyeli kemerin gevşemesini ve deformasyonunu önleyebilir.
(2) Süspansiyon etkisi. Askı işlevi, ankraj çubuğunun, yukarıdaki sert ve sabit kayaya düşmek üzere olan zayıf kaya katmanını veya tehlikeli kayayı askıya alması ve ankraj çubuğunun tehlikeli kaya veya zayıf kaya katmanının ağırlığını taşıması anlamına gelir.
(3) Kompozit kirişlerin rolü. Katmanlı kaya tabakasının karayolunun çatısında, taşıma kapasitesini arttırmak için ince kaya tabakası bulonların uzunluğu içinde ankrajlanarak belirli bir kompozit kiriş oluşturmak üzere bir dizi bulon ankrajlanır. Düz çatılı bir yolun katmanlı kaya çatısı, yolun iki tarafı dayanak noktası olan üst üste bindirilmiş bir kiriş olarak kabul edilebilir. Yük etkisi altında, her bir kaya tabakasının kendine ait bir eğilme momenti vardır ve her bir kaya tabakası sıkıştırma ve çekme altındadır. Ankraj çubuğu, çeşitli kaya katmanlarını birleştirdikten sonra, kompozit kirişin eğilme mukavemeti ve taşıma kapasitesi büyük ölçüde iyileştirilir.
4.2 Önyüklemenin rolü
(1) Ön sıkma kuvveti, özellikle katmanlı kaya oluşumları ve kırılmış çevreleyen kayalar durumunda, ankraj cıvatası aktif desteğinin rolünü oynayabilir. Ön sıkıştırma kuvvetinin arttırılması, çevreleyen kayanın doğasını değiştirebilir, çevreleyen kayaya zarar gelmesini önleyebilir ve çevreleyen kayanın stabilitesini koruyabilir. Çevredeki kayayı desteklemek için elverişli.
Ankraj çubuğunun ön sıkma kuvveti, çatının sağlamlığı üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir. Ön sıkma kuvveti belirli bir dereceye kadar büyük olduğunda, ankraj çubuğu uzunluğunun içindeki ve üzerindeki çatı ayrımı ortadan kaldırılabilir.
Yüksek ön sıkma kuvveti ankraj çubuğu, ön gerilimli bir çatı oluşturmak için tasarlanmıştır. Öngerilmeli çatının varlığı, çatıyı yatay gerilmelerden belirli bir dereceye kadar korur, böylece çatı kaya tabakası, çatıdaki yüksek seviyedeki stresin üstesinden gelmek için yanal sıkıştırma durumundadır. Kararlılığın etkisi.
(4) Öngerilmeli yapının oluşumu koşulludur ve ankraj cıvatasının ön gerilimi anahtardır. Büyük yatay stres koşulları altında, ankraj çubuğunun rolü, öngerilmeli bir üst plaka oluşturmak için zamanında üst plakaya yüksek ön gerilim sağlamak ve kendi kendini destekleyen bir basınç yapısı oluşturmaktır.