一种短尾锚索深度联锁延长及提离检测装置及测量方法

本发明涉及预应力锚固结构检测与维护，具体而言，涉及一种短尾锚索深度联锁延长及提离检测装置及测量方法。

背景技术：

1、在役锚索的工作拉力是评价边坡、基坑及地下工程锚固结构服役状态的关键指标。受钢绞线松弛、锚具回缩、岩土体蠕变等因素影响，锚索实际工作拉力往往较设计值发生衰减。提离法是目前现场复核锚索工作拉力的主要手段，其基本原理为：借助千斤顶对锚索重新施加轴向拉力，通过监测锚具与承压构件开始脱离的临界状态读取荷载值。然而，现行技术方案在实际操作中仍存在以下突出问题：

2、首先，锚索封锚后钢绞线通常被剪短，凿除封锚材料后可供夹持的直线段长度往往不足以安装常规工具锚。现有应对措施如焊接接长、简易夹具夹持等方式，不仅易改变钢绞线局部材料状态，还普遍存在偏心、滑移及咬伤风险。更关键的是，短尾钢绞线进入楔形夹片后，操作者难以从外部判断其端部是否已越过夹片有效齿段。当钢绞线进入深度不足而加载螺母仍能与夹具少量螺纹啮合时，操作者易误判夹持已到位，升压后可能引发夹片滑移、钢绞线拉伤乃至夹件飞脱等安全事故。现有技术中虽设有刻线或到位指示件，但仅能起到提示作用，无法防止加载接口被提前误连接。

3、其次，现有工作拉力测试的提离判定方法主观性强，缺乏多维验证机制。现场常采用塞尺插入锚具与锚垫板之间的间隙，或依赖荷载-位移曲线的转折点进行单点判读。然而，塞尺检测受厚度和插入角度限制，难以识别微小离缝；而荷载-位移曲线的转折特征常因锚头局部翘起、承压构件变形及夹片初始间隙等因素而模糊化，转折点判读因人而异。对于多根钢绞线共用同一锚具的体系，现有技术缺少适用于多支路协同加载工况的离缝分类判定准则，无法有效甄别测试中出现的现象属于锚具整体提离、锚具单侧翘起，抑或是加载系统自身间隙的消除，进而容易造成测试结果失真。

4、此外，检测完毕后楔形夹片在高应力卸荷后往往仍保持楔紧状态，难以自行退出内锥孔。现场普遍采用敲击、撬动等方式强制拆卸，不仅可能损伤钢绞线和锚具结构，也不利于夹持装置的重复使用，影响测试效率与安全性。

5、综上所述，现有在役锚索工作拉力检测技术中，短尾钢绞线的安全可靠夹持、提离状态的客观准确判定，以及高应力卸荷后夹片的可控退出，均缺乏系统性的解决方案，亟需提出一种集成安全夹持、协同提离与可控退楔功能的一体化测试装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种短尾锚索深度联锁延长及提离检测装置及测量方法，针对现有技术的不足，其能够解决上述背景技术提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种短尾锚索深度联锁延长及提离检测装置，与短尾钢绞线所属锚索的原锚具和原承压构件配合使用，包括：

4、单端楔形延长组件，具有用于夹持短尾钢绞线的楔形夹持端和与楔形夹持端连接并向外延伸的延伸拉杆，延伸拉杆具有光滑停放段和设置于光滑停放段外侧的承载外螺纹，延伸拉杆上依次设置有支凳式反力架、球面调平座、加载装置、荷载传感单元和加载螺母；

5、扩径壳体，设置于楔形夹持端靠近延伸拉杆的一端；

6、螺纹遮蔽套，同轴套装于延伸拉杆外周，并至少部分覆盖承载外螺纹，螺纹遮蔽套被配置为能够沿延伸拉杆轴向移动以暴露或遮蔽承载外螺纹；

7、横向闸板，垂直于锚索轴线方向可移动地设置于扩径壳体内，通过闸板复位簧与扩径壳体连接，与螺纹遮蔽套形成可分离的锁止配合；

8、轴向深度触发件，沿短尾钢绞线的插入方向可移动地设置于扩径壳体内，轴向深度触发件的一端伸入楔形夹持端内，另一端伸入到扩径壳体内与横向闸板滑动连接；轴向深度触发件用于在短尾钢绞线端部推动下沿楔形夹持端轴向移动，并带动横向闸板移动，以解除横向闸板与螺纹遮蔽套之间的锁止配合；

9、三点相对位移测量组件，用于测量相应周向位置上原锚具相对承压构件的轴向位移；

10、同步采集装置，与荷载传感单元以及三点相对位移测量组件电连接，用于采集荷载传感单元以及三点相对位移测量组件的数据。

11、进一步地，横向闸板具有两个锁止齿，螺纹遮蔽套上设有环形锁止槽，横向闸板上设置有两个锁止齿，锁止齿分别从延伸拉杆的两侧进入环形锁止槽内，形成锁止配合；锁止齿与环形锁止槽的承压侧面为止挡面，止挡面垂直于锚索轴线方向，以将来自螺纹遮蔽套的轴向推力传递至横向闸板及扩径壳体的轴向支承面。

12、进一步地，轴向深度触发件包括轴向导向臂、环形接触部和凸轮驱动部；

13、轴向导向臂远离短尾钢绞线的一端与凸轮驱动部连接，横向闸板上开设有斜向控制槽，凸轮驱动部滑动设置在斜向控制槽内，轴向导向臂沿轴向移动时，凸轮驱动部沿斜向控制槽滑动，驱动横向闸板沿径向移动；

14、环形接触部与轴向导向臂远离凸轮驱动部的一端连接，环形接触部用于与短尾钢绞线端部接触。

15、进一步地，螺纹遮蔽套靠近承载外螺纹自由端的一端形成隔离肩，当螺纹遮蔽套覆盖承载外螺纹时，隔离肩使加载螺母的首个完整内螺纹不能越过隔离肩，从而使加载螺母不能与承载外螺纹形成完整牙啮合；螺纹遮蔽套远离承载外螺纹自由端的一端设有一体操作环，用于在锁止解除后移动螺纹遮蔽套。

16、进一步地，单端楔形延长组件包括：

17、承力套筒，具有内锥孔，内锥孔直径小的一端为短尾钢绞线伸入端；

18、楔形夹片，至少设置有两个，安装于承力套筒的内锥孔内，内表面设有夹持齿，用于夹持短尾钢绞线；

19、承力端盖，可拆卸连接在承力套筒直径大的一端的外周，延伸拉杆与承力端盖连接或一体成形；

20、楔形夹片的大端设有退楔槽，退楔槽沿楔形夹片轴向延伸；

21、预紧退楔推拉环，为带中心通孔的环形构件，设置在承力套筒内，预紧退楔推拉环的内孔侧壁上设置有与退楔槽相适配的内凸部；

22、预紧弹簧，用于连接预紧退楔推拉环和承力端盖。

23、优选的，还包括预紧退楔组件，位于承力套筒外部，可拆卸的与预紧退楔推拉环连接，用于改变预紧退楔推拉环和楔形夹片的位置。

24、进一步地，预紧退楔组件包括退楔螺杆、退楔反力架和承压垫；

25、退楔螺杆的一端依次贯穿退楔反力架、承压垫和承力端盖与预紧退楔推拉环可拆卸连接。

26、进一步地，楔形夹片外周还设置有弹性限位环，多个楔形夹片直径较大的一端外周开设有装配限位槽，弹性限位环位于装配限位槽内。

27、进一步地，三点相对位移测量组件包括：

28、锚具夹持式分体测量环，用于夹持于原锚具外周；

29、三个轴向位移传感器，沿原锚具周向分布，各轴向位移传感器的壳体固定于分体测量环上，各轴向位移传感器具有测杆，三个测杆分别设置在在原承压构件的三个对应基准点处，使每个轴向位移传感器直接跨越原锚具与承压构件的接触界面，测量相应周向位置上原锚具相对承压构件的轴向位移。

30、本技术还提供一种测量方法，采用上述的短尾锚索深度联锁延长及提离检测装置进行，包括以下步骤：

31、将单端楔形延长组件沿轴向推入短尾钢绞线，使轴向深度触发件在钢绞线端部推动下沿轴向移动，驱动横向闸板径向移动，解除横向闸板与螺纹遮蔽套之间的锁止配合；

32、对延长组件施加反向手拉，使楔形夹片预坐紧，确认横向闸板仍处于解锁位置后，将螺纹遮蔽套沿轴向推至光滑停放段，暴露承载外螺纹；

33、将加载螺母旋入承载外螺纹至最小有效啮合长度，建立加载连接；

34、施加低水平确认预载后，分级加载并同步采集总荷载和三个跨越原锚具与承压构件接触界面的轴向相对位移；

35、根据三个轴向相对位移判定原锚具是否发生整体提离，确定锚索工作拉力。

36、本发明至少具有如下优点或有益效果：

37、1.本发明通过设置由轴向深度触发件、横向闸板和螺纹遮蔽套构成的夹持深度机械许可组件，将钢绞线的插入深度直接转化为加载接口能否开放的物理条件。钢绞线未达到规定夹持深度时，锁止齿将遮蔽套锁定在全覆盖位置，隔离肩使加载螺母的首个完整内螺纹不能与承载外螺纹形成任何完整牙啮合，欠插状态下不能建立加载连接。与刻线、颜色标记或状态指示件相比，本装置不只提示状态，而是直接限制加载接口的使用，从物理上杜绝了因深度不足而违规加载的安全隐患。同时，锁止齿与环形锁止槽的承压侧面为止挡面，加载端轴向推力经环形锁止槽侧壁、锁止齿传递至扩径壳体的轴向支承面，不会产生驱动闸板径向退出的分力，进一步降低了欠插状态被强行解除的风险。

38、2.本发明通过锚具夹持式分体测量环和三个轴向位移传感器构成三点相对位移测量组件，三个传感器固定于分体测量环上随原锚具共同移动，三个测杆分别顶在原承压构件的三个对应基准点处，使每个传感器直接跨越原锚具与承压构件的接触界面，测量相应周向位置上原锚具相对承压构件的轴向位移。三个相对位移通道与总荷载同步采集，只有当三点均沿脱离方向达到判定界限、三点极差在允许范围内且持续保持时，才确认整体提离。通过多点同步验证逻辑有效区分了整体提离、单侧翘起和系统间隙消除，荷载-位移曲线仅作为辅助证据，不单独用于确定工作拉力。

39、3.本发明通过预紧退楔推拉环、退楔反力架和两根对称退楔螺杆构成内闭合受控退楔结构。主荷载完全回零后，两根退楔螺杆从共同起始位置交替、等量进给，使预紧退楔推拉环走完预留空程后通过内凸部带动楔形夹片移动，解除自楔状态。退楔反力经退楔螺杆、退楔反力架、承力端盖、承力套筒、楔形夹片和预紧退楔推拉环形成闭合路径，无需敲击或借用临时支点，不伤短尾钢绞线，也不损坏夹件。预紧退楔组件在正式加载期间不安装，不占用加载空间，也不限制楔形夹片正常自楔行程。