無源變色錨桿軸力監(jiān)測裝置的設(shè)計與研究.pdf

1、本文在分析研究現(xiàn)有錨桿軸力監(jiān)測裝置的研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)實踐經(jīng)驗，針對目前錨桿軸力監(jiān)測裝置的不足提出了一種新型的錨桿軸力無損監(jiān)測方法，將基于等厚干涉原理的光學(xué)干涉法創(chuàng)新性的應(yīng)用到錨桿軸力監(jiān)測中來，并設(shè)計了相關(guān)監(jiān)測裝置。通過分析研究，確定該監(jiān)測裝置由上蓋板、彈性墊、下蓋板、承載體和光學(xué)膜等部件組成。監(jiān)測裝置在錨桿軸力作用下，光學(xué)膜會發(fā)生微小變形。監(jiān)測裝置所受載荷不同，光學(xué)膜的變形量不本文旨在研究一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝方便、不會損害

2、錨桿錨固質(zhì)量、適合大規(guī)模安裝且監(jiān)測方便的錨桿軸力監(jiān)測裝置。錨桿支護(hù)技術(shù)在錨固工程中可以加固、組合和聯(lián)接圍巖，提高圍巖的自身強度和自我穩(wěn)定能力，在煤礦、水電、冶金和隧道等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是隨著時間推移,錨桿在惡劣的工作環(huán)境中時常受到地下水腐蝕、鄰區(qū)采礦擾動和圍巖應(yīng)力變化等因素的影響，導(dǎo)致錨桿所受應(yīng)力增加。一旦錨桿所受應(yīng)力達(dá)到或超過其強度極限就會導(dǎo)致錨桿的斷裂和錨固工程的失效，給巖土錨固工程造成嚴(yán)重的安全事故隱患。為了維護(hù)工程穩(wěn)定和

3、保證施工安全，必須對錨桿軸力進(jìn)行監(jiān)測。因此，研究錨桿軸力監(jiān)測裝置具有顯著的社會經(jīng)濟效益和意義重大的科研實用價值。然而，現(xiàn)有的錨桿軸力監(jiān)測裝置研究成果仍存在著需要電源供電或液壓密封，難以防水防爆、可靠性差、制造成本高、安全管理復(fù)雜等諸多缺點，難以實現(xiàn)對錨桿錨固工程進(jìn)行長期有效的準(zhǔn)確監(jiān)測。
　　本研究通過對拉力型錨桿的受力分析得出錨桿剪應(yīng)力與軸應(yīng)力的分布規(guī)律,選定了所監(jiān)測錨桿型號，確定了監(jiān)測裝置的安裝位置并定義了錨桿三種不同的受力狀態(tài)

4、。然后通過分析錨桿在錨固工程中的受力分布特點、監(jiān)測裝置的實際應(yīng)用場景及在安裝和使用中的受力情況，依據(jù)監(jiān)測裝置各部件的作用和工作原理分別討論確定了監(jiān)測裝置各部件的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸選擇，并利用ANSYS軟件對上蓋板、下蓋板和承載體等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強度分析，以保證監(jiān)測裝置在監(jiān)測范圍內(nèi)安全可靠。然后，針對監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法對光學(xué)干涉原理和光學(xué)膜的變形理論進(jìn)行了相關(guān)公式推導(dǎo)，并編寫了基于MATLAB的光學(xué)膜變形程序和光學(xué)膜仿真干涉程序。介紹了