1.本发明涉及岩土工程防护技术领域，尤其涉及一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆。


背景技术：

2.在岩土工程领域中，锚杆作为最有效的支护形式之一，广泛运用于边坡、隧道等工程领域中。其中预应力锚杆是锚杆结构的一种类型，通过将危岩体或滑体锚固在基岩上达到支护效果。在支护过程中，需要施加一个预应力来维持危岩体或滑体的平衡，当受到外力作用时，通过锚杆-砂浆界面力与锚头共同作用，将滑体紧紧拉在基岩上。
3.在工程领域中，锚固结构受到多种作用力，一些是比较小的动力作用，这些较小的动力作用，可以通过锚杆自身的锚固力加以抵抗并维持稳定。但是由于许多工程位于地震频发的地震带上，使锚固结构受到较大的地震动力作用。在受到强震作用时，锚杆结构先会进行抵抗，然后锚固端的锚杆-砂浆界面会逐渐脱粘，最后彻底破坏。同时，因为锚杆内部具有不可观测性，无法预料锚杆是否失效，是否依然发挥着锚固作用效果。因此，需要采取措施，一方面对地震作用进行抵抗和消能，另一方面需要将内部的锚固作用效果反映到外部锚头处，进而分析边坡的稳定性。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
6.本发明的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆，包括：
7.拉杆、套头、承压板和至少两根牵引线；
8.所述拉杆上设有与所述牵引线对应的“u”形结构的空腔，所述空腔沿所述拉杆轴向设置，多个所述空腔沿所述拉杆的轴心线对称设置，且多个所述空腔的中轴线位于同一水平线上，所述牵引线设置在对应的所述空腔内，其两端伸出所述空腔外；
9.所述承压板套设在所述拉杆外，并与所述拉杆的外壁滑动连接；
10.所述套头滑动安装在所述拉杆的上端，其顶部设有固定件，所述牵引线的两端均依次穿过所述套头和所述固定件，并与所述固定件滑动连接，所述固定件用于固定所述牵引线，所述套头通过驱动件与所述承压板固定连接，在外力作用下，所述承压板驱动所述驱动件带动所述套头沿所述拉杆轴向移动。
11.进一步地，所述拉杆的底部同轴设有半球形或者圆锥形结构的钻头。
12.进一步地，所述拉杆的上端同轴设有一容置腔。
13.进一步地，所述驱动件为弹簧，所述弹簧套设在所述拉杆的上部，其两端分别与所述承压板和套头固定连接。
14.进一步地，所述固定件包括制动缓冲环和束线环，所述制动缓冲环和所述束线环从上至下依次设置在所述套头的顶部，所述束线环分别与所述制动缓冲环和所述套头固定
连接；所述牵引线的两端依次穿过所述束线环和所述制动缓冲环，并连接固定形成环状结构。
15.进一步地，所述束线环和所述制动缓冲环上分别设有与所述牵引线对应的第三通孔组件和第四通孔组件，所述牵引线的两端依次穿过对应的所述第三通孔组件和所述第四通孔组件。
16.进一步地，所述第三通孔组件设有两个第三通孔，所述第四通孔组件设有两个圆台状的第四通孔，所述第三通孔和所述第四通孔均沿所述拉杆的轴心线对称设置。
17.进一步地，所述承压板的中部设有第二通孔，所述拉杆的上端穿过所述第二通孔，其外壁与所述第二通孔之间具有间隙。
18.进一步地，多个所述空腔底部连通，并形成安装空腔，所述安装空腔内设有限位件，所述限位件与所述牵引线滑动连接。
19.进一步地，所述限位件为与所述牵引线对应的圆环组成的交线十字扣，为了防止牵引线之间相互摩擦缠绕，所述牵引线分别穿过对应的所述圆环。
20.本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆能够在一定程度上抵抗强震的破坏作用，且在地震后锚杆预应力松弛的情况下通过拉紧牵引线和拧紧套头使锚杆恢复到初始状态从而达到震前的预紧效果；同时也能通过检测外伸牵引线的预紧力及时预警锚杆是否失效；本发明提供的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆使用寿命较长，应用范围广，维护费用低。
附图说明
21.图1是本发明实施例中锚杆实施示意图。
22.图2是本发明实施例中锚杆纵向剖面示意图。
23.图3是本发明实施例中拉杆横向剖面示意图。
24.图4是本发明实施例中锚杆结构示意图。
25.图5是本发明实施例中限位件结构示意图。
26.图6是本发明实施例中束线环平面示意图。
27.图7是本发明实施例中制动缓冲环的剖面示意图。
28.图中，1、拉杆；11、空腔；12、安装空腔；13、容置腔；2、钻头；3、交线十字扣；31、圆环；4、牵引线；5、承压板；51、第二通孔；6、弹簧；7、套头；71、第一通孔；8、束线环；81、第三通孔；9、制动缓冲环；91、第四通孔；10、基岩；101、浆体；102为岩层分界面；103、滑体。
具体实施方式
29.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
30.如图2所示，本发明的实施例提供的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆，它包括：
31.拉杆1、套头7、承压板5和两根牵引线4；
32.所述拉杆1上设有与所述牵引线4对应的2个“u”形结构的空腔11，所述空腔11沿所述拉杆1的轴向设置，所述空腔11沿所述拉杆1的轴心线对称设置，如图3所示，在本实施例中，所述“u”形结构的空腔11横截面为扇形；2个所述“u”形结构的空腔11底部连通，并形成
安装空腔12，所述安装空腔12内设有限位件3，并与对应的所述牵引线4滑动连接；如图5所示，在本实施例中，所述限位件3为两个圆环31相扣组成的交线十字扣，其中一个圆环31固定于所述安装空腔12；所述两根牵引线4设置在对应的所述“u”形结构的空腔11内，并分别穿过两个圆环31滑动连接，其两端伸出所述“u”形结构的空腔11外。
33.其中，所述拉杆1底部同轴设有钻头2，如图4所示，所述钻头2形状为半球形，为地震受力面，具有减弱地震的直径冲击作用，上表面超出拉杆1的部分为平面，为拉杆1受拉面，保证拉力的均匀和有效，所述钻头2主要起着定位、限位以及防止拉杆1拉出的作用；在本发明中，所述钻头还可以是圆锥形。
34.所述拉杆1最上端设有一容置腔13，用于保护从所述“u”形结构的空腔11伸出后聚拢的的两根牵引线4，在本实施例中所述容置腔13为圆柱形空腔，它还可以为半球形空腔，其与拉杆1一体成型设置；所述“u”形结构的空腔11两端的出口靠近轴心线的边缘处倒圆角处理，用于减小所述牵引线4与所述“u”形结构的空腔11出口的摩擦，延长牵引线4的使用寿命。
35.在本发明中，针对不同的地貌和施工环境，可以增加所述牵引线4的数量，以满足更高的锚固要求，所述空腔11的数量和所述圆环的数量均等于所述牵引线4数量。
36.在本实施例中，使用的牵引线4为钢绞线。
37.如图2所示，所述承压板5设有第二通孔51，所述承压板通过第二通孔51套设在所述拉杆1外，并与所述拉杆1的外壁滑动连接，所述拉杆1外壁与所述第二通孔51之间具有间隙，所述间隙方便锚杆放入钻孔后灌注浆体；在本发明中，所述承压板5可以是圆形也可以是方形。
38.所述拉杆1上端设有外螺纹，所述套头7的内壁设有内螺纹，其与所述拉杆1的上端螺纹连接，如图2所示，所述套头7通过驱动件与所述承压板5固定连接，在外力作用下，所述承压板5驱动所述驱动件带动所述套头7沿所述拉杆1轴向移动，所述驱动件为弹簧6，其套设在所述拉杆1的上部，其两端分别与所述承压板5和套头7固定连接。
39.在本实施例中，所采用的弹簧6，它具有驱动所述套头7沿所述拉杆1轴向运动的作用和一定程度的缓冲作用；本实施例采用的套头为类圆台结构，它还可以是圆柱体结构。
40.所述套头7顶部设有固定件，所述固定件包括制动缓冲环9和束线环8，所述束线环8分别与所述制动缓冲环9和所述套头7固定连接，所述束线环8起到束线和集中力的作用，所述制动缓冲环9具有缓冲作用；其中所述套头7上端开有第一通孔71，所述第一通孔71的直径小于所述拉杆1直径且小于所述束线环8的直径；如图6和图7所示，所述束线环8和所述制动缓冲环9上分别设有两个第三通孔组件和第四通孔组件，其中所述第三通孔组件设有两个第三通孔81，所述第四通孔组件设有两个圆台状的第四通孔91，所述第三通孔81和所述第四通孔91均沿所述拉杆1的轴心线对称设置；且所述第三通孔81的直径和所述圆台形第四通孔91的最小直径912均大于牵引线4直径，其中所述圆台形第四通孔孔径最大的一面911朝上；在本发明中，第三通孔81的数量和第四通孔91的数量随着牵引线4数量的改变而改变，所述第三通孔81和第四通孔91的数量为所述牵引线4数量的两倍。
41.所述牵引线4的两端依次穿过所述套头7的第一通孔71和对应的所述第三通孔81和第四通孔91，并连接固定形成环状结构。
42.如图1所示，本实施例所述一种所述的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆，其下
端深入到钻孔中，由于拧紧套头7所产生的预紧力的作用，所述锚杆的承压板5紧贴在基岩10表面，所述锚杆深入到钻孔的部分与钻孔孔壁之间灌注浆体101将所述锚杆与基岩10粘结为一体，从而形成共同受力和变形的整体锚固结构。
43.上述实施例的锚固结构，在受到地震力作用时，基岩10表面会产生一些滑体103，滑体103会有一个斜向下滑移或倾倒的趋势，此时承压板5会受到来自滑体103的外力作用，进而挤压弹簧6和套头7以及束线环8和制动缓冲环9，从而使得牵引线4受力拉紧使得所述牵引线4伸出制动缓冲环9的部分变短，当外力越来越大时，牵引线4不断被拉长，所述牵引线4伸出制动缓冲环9的部分越来越短，所述牵引线4伸出制动缓冲环9的部分在缩短的同时会受到制动缓冲环9带来的巨大阻力，拉到一定的位置时，牵引线4停止变长，滑体103受到锚固结构的反作用力而停止滑动，可一定程度削弱地震力的作用。
44.在地震后，可以人工将所述牵引线4拉紧，增加牵引线4的外伸长度，从而加大预紧力，拉伸后，重新旋紧套头7，使滑体14紧固在基岩上，此时弹簧6处于压缩状态，由此产生的预应力可以很好地维持锚固边坡的稳定性，增加锚固结构的耐久性；同时，可以通过检测所述牵引线4伸出制动缓冲环部分的预紧力，判断所属锚固结构是否失效，若监测外伸长度的预紧力几乎没有，证明牵引线4断裂或者锚固结构失效。
45.本发明实施例提供的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆能在一定程度上抵抗地震的破坏作用，且在震动后预应力松弛的情况下可通过拉紧牵引线和拧紧套头使锚杆恢复到初始状态从而达到震前的预紧效果；同时也能通过检测外伸牵引线的强度及时预警锚杆是否失效，从而分析锚固边坡的稳定性。本发明提供的一种实时预紧/警的抗震预应力锚杆使用寿命较长，应用范围广，维护费用低。
46.需要特别指出的是：上述说明中涉及到的本发明的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例，因此，基于本发明中的实施例，本领域不同技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。