Plusieurs concepts de force liés au support de boulon

Plusieurs concepts de force liés au support de boulon

1 définition

Force d'ancrage : fait référence à la force de retenue de la tige d'ancrage sur la roche environnante, qui comprend la force d'ancrage radiale et la force d'ancrage tangentielle, la force d'ancrage radiale comprend la force d'ancrage de support et la force d'ancrage collante.

La force d'ancrage est la force d'appui radiale exercée sur la roche environnante par la plaque d'appui pour empêcher la roche environnante de se déplacer dans la chaussée ;

La force d'ancrage est la force radiale exercée par la tige d'ancrage sur la roche environnante à travers le liant ;

La force d'ancrage tangentielle est la force limite causée par le corps du boulon pénétrant la surface faible du massif rocheux jusqu'au glissement et à l'ouverture de la surface faible ; l'unité est le kN.

Force d'arrachement : désigne la force qui empêche le boulon de sortir de la masse rocheuse. La force de dessin peut être divisée en force de dessin de conception et force de dessin de détection. D'une manière générale, la force d'arrachement fait référence à la force d'arrachement de conception, et sa valeur doit être supérieure à la force de rupture de la tige d'ancrage ; l'unité est le kN.

Force de pré-serrage de la tige d'ancrage : la tension axiale appliquée au corps de la tige d'ancrage lors de l'installation de la tige d'ancrage, en kN.

Couple de pré-serrage de la tige d'ancrage : le couple appliqué à l'écrou de la tige d'ancrage lors de l'installation de la tige d'ancrage, en N·m.

Précontrainte de la tige d'ancrage : lors de l'installation de la tige d'ancrage, la contrainte de traction axiale appliquée au corps de la tige d'ancrage est égale au rapport de l'effort de prétension de la tige d'ancrage sur la section transversale du corps de tige, en MPa.

2Méthode de mesure

2.1 Essai de force d'ancrage

La force d'ancrage du boulon est généralement réalisée avec un dynamomètre. À l'heure actuelle, le tensiomètre de boulon ML-20/ML-30 est généralement utilisé en fond de trou.

Processus d'installation du dynamomètre :

Vérifiez les joints du tuyau d'huile du manomètre hydraulique de l'établi dans le manomètre ;

La bielle de tige d'ancrage (filetage interne) est directement emboîtée sur le filetage de l'extrémité de la tige d'ancrage et le filetage de la vis n'est pas inférieur à 30 mm ;

Installez le manchon, le manchon est proche du plateau de la tige d'ancrage, puis le vérin est installé (une extrémité du vérin télescopique est vers l'extérieur, près de l'écrou), et l'écrou est serré avec une clé ;

Connectez le tube à la prise

En haut

Serrez le bouton de l'interrupteur ;

Pressurisez la poignée de commande à vitesse constante et faites toujours attention au manomètre jusqu'à ce que la force d'ancrage prévue soit atteinte, puis allumez lentement l'interrupteur pour relâcher la pression.

Précautions:

(1) Choisissez une position où le charbon de roche est de niveau et aucun phénomène de rupture sur le plateau ;

(2) La plaque d'appui doit être aussi plate et rigide que possible ;

(3) La longueur exposée du filetage du boulon est comprise entre 25 et 40 mm et le boulon doit être perpendiculaire à la surface de la roche de charbon ; la ligne médiane du corps du boulon de bielle de l'arbre du vérin est cohérente ;

(4) Vérifier l'intégrité du dynamomètre avant la mise sous pression (manomètre de la canalisation de fluide de travail, vérin rotatif, etc.);

(5) La pression du dynamomètre à boulon doit être uniforme et lente jusqu'à ce que le boulon soit desserré ou que le manomètre indique la valeur de la force d'ancrage de conception du boulon, et que l'essai destructif ne soit généralement pas effectué ;

(6) Lorsque le cric relâche la pression, desserrez lentement le bouton de l'interrupteur ;

(7) Pendant l'essai de pression, personne n'est autorisé à 3 m près de la tige d'ancrage à inspecter ;

(8) Si la tige d'ancrage en résine est mesurée une demi-heure après l'installation, la valeur mesurée doit être multipliée par un facteur de 1,3 ;

(9) Des mesures de protection de sécurité doivent être prises lors de l'essai de force d'ancrage des boulons.

2.2 Détection de la force de traction de la tige d'ancrage

La jauge de dessin de tige d'ancrage est l'instrument de test de force de dessin de boulon le plus couramment utilisé. À l'heure actuelle, plusieurs jauges de dessin d'ancrage couramment utilisées dans notre pays comprennent la jauge de dessin d'ancrage MLJ-300/100, la jauge de dessin d'ancrage non destructrice MJY-1, la jauge de dessin d'ancrage de la série ZY, etc.

Il y a les exigences suivantes pour le test de traction de boulon :

L'expérience de dessin de boulons est réalisée dans la chaussée souterraine en utilisant la jauge de dessin de boulons ;

Le site d'essai doit être choisi dans le chantier de construction de la chaussée souterraine ou dans la roche environnante similaire ;

Les tiges d'ancrage et les agents d'ancrage utilisés dans l'essai doivent être les mêmes que les matériaux utilisés dans la construction formelle ;

L'équipement et les paramètres de forage utilisés dans l'essai doivent être les mêmes que ceux de la construction formelle ;

Le test doit prendre la forme d'ancrages courts (tels que des ancrages d'une longueur de 150 à 200 mm) afin de tester la force de liaison des ancrages ;

Le test est un test destructif. Il est tiré jusqu'à ce que le boulon tombe en panne, et la charge et le déplacement de la queue du boulon sont enregistrés pendant l'essai ;

Selon la courbe de charge et de déplacement maximum, l'ancrage et l'effet d'ancrage de la roche environnante sont analysés et la faisabilité d'appliquer un support de boulon est jugée.

Dans l'une des situations suivantes, le test d'arrachement de la tige d'ancrage doit être effectué à nouveau :

La conception du support de boulon est modifiée ;

Changements dans les documents d'appui ;

Les conditions géologiques des roches environnantes de la chaussée ont subi des changements majeurs, tels que des failles, des zones brisées, des plis et d'autres structures géologiques ; de gros jets d'eau apparaissent sur le toit de la chaussée, etc.

2.3 Essai de couple de pré-serrage de la tige d'ancrage

Une clé dynamométrique est généralement utilisée pour détecter la force de pré-serrage de la tige d'ancrage. La détection de la force de pré-serrage de la tige d'ancrage doit répondre aux exigences suivantes :

Un groupe (3) est échantillonné à partir du haut de chaque sous-classe pour le test de couple d'écrou de boulon. Le couple de pré-serrage de chaque écrou doit répondre aux exigences de conception ;

Si un écrou de chaque groupe ne respecte pas le couple requis, un autre groupe (3 pièces) doit être contrôlé sur place. Si des écrous non qualifiés sont encore trouvés, resserrez tous les écrous de la classe et révisez-les à nouveau.

3 La relation entre plusieurs forces déroutantes

3.1 La différence entre la force d'ancrage et la force de traction

(1) La force d'ancrage est la force de liaison produite par le boulon sur la roche environnante, et c'est la force qui limite la déformation de la roche environnante et joue un rôle de support. La force d'arrachement du boulon est la charge ultime que le boulon peut supporter pendant l'expérience d'arrachement une fois le boulon ancré. Il reflète la force de traction maximale que le boulon casse ou échoue après que le corps de la tige, l'agent d'ancrage et la roche soient liés ensemble.

(2) La force d'ancrage augmente avec la déformation et l'expansion de la roche environnante supportée. Par conséquent, la force d'ancrage est une force en développement dynamique et en constante évolution. La force d'arrachement du boulon est une valeur fixe et ne change pas avec la déformation de la roche environnante et la force du boulon. Si la roche environnante ne se déforme pas et ne prend pas en compte l'effet de relaxation du corps de tige, la force d'ancrage est égale à la force d'ancrage initiale.

(3) Le test de force d'ancrage utilise le dynamomètre d'ancrage installé entre l'écrou d'ancrage et le plateau. Généralement, le dynamomètre d'ancrage est installé lorsque l'ancrage est installé. Le but de la détection de la force d'ancrage est de surveiller la force du boulon, et une observation à long terme est nécessaire. Le test de force de traction de boulon utilise le tensiomètre de boulon. Le test peut être effectué à tout moment après l'installation du boulon. La force de traction du boulon est testée pour vérifier le corps du boulon, l'agent d'ancrage et l'effet de liaison de la roche. Dans la construction, lors du test de la force de traction de la tige d'ancrage, il suffit généralement d'atteindre la force d'ancrage prévue ; dans l'essai destructif, la tige d'ancrage doit être retirée ou la tige d'ancrage est retirée pour terminer.

(4) Lors de la vérification de la qualité de construction de la tige d'ancrage, vérifiez généralement la force de traction de la tige d'ancrage. Lors de la surveillance et de l'analyse des conditions de fonctionnement de la tige d'ancrage, mesurer la force d'ancrage. La mesure de la force d'ancrage sert à vérifier la fiabilité du support et à fournir une base pour une future révision de la conception du support. Lors de la conception et de la construction, le principe de base selon lequel la force de traction de la tige d'ancrage est supérieure à la force de rupture de la tige doit être garanti, c'est-à-dire qu'une fois que la force de la tige d'ancrage dépasse sa force de rupture, la tige d'ancrage peut être cassé, mais la tige d'ancrage ne peut pas être retirée. Une erreur courante est que la force de traction de la tige d'ancrage conçue est inférieure à la force de rupture du corps de la tige.

3.2 Relation entre la force de pré-serrage et le couple de pré-serrage

(1) La relation simplifiée entre la force de pré-serrage de la tige d'ancrage et le couple de pré-serrage est : M=k·T·d, où M est le couple de pré-serrage, N·m ; k est le coefficient proportionnel, et T est la force de pré-serrage, kN ; d est le diamètre de la tige, mm; le coefficient proportionnel k est un coefficient global, qui est affecté par l'influence globale de l'angle de levée du filetage, du pas, du coefficient de frottement de la paire de vis et du coefficient de frottement de l'écrou et de la surface d'appui. Il s'agit donc de la détermination de la force de pré-serrage et de la force de pré-serrage. La clé de la relation entre le couple serré.

(2) La force de pré-serrage est la force, qui est la force de traction appliquée à la tige d'ancrage (câble d'ancrage), en kN ; le moment de pré-serrage est le moment qui est appliqué à l'écrou de compression, en N·m.

(3) Les deux instruments de mesure sont différents. La force de pré-serrage peut être observée à travers le dynamomètre à boulon installé entre le plateau de la tige d'ancrage et l'écrou ; le couple de pré-serrage du professionnel de service peut être observé via l'affichage numérique ou la clé dynamométrique à boulon avec affichage de l'échelle.

(4) La conception de la construction de la tige d'ancrage nécessite une force de pré-serrage, pas un moment de pré-serrage. Cependant, dans la construction réelle, parce que le couple de pré-serrage est facile à mesurer et la mesure de la force de pré-serrage est relativement compliquée, et la force de pré-serrage augmente avec l'augmentation du couple de pré-serrage, pour la commodité de la détection, la détection indirecte est obtenue en détectant directement le couple de pré-serrage. Le but de la force de pré-serrage de la tige d'ancrage. Par conséquent, lorsque le boulon est installé, le couple de pré-serrage est généralement détecté, mais la force de pré-serrage n'est pas détectée.

3.3 La différence entre précharge et précontrainte

Force de pré-serrage de la tige d'ancrage : la tension axiale appliquée au corps de la tige d'ancrage lors de l'installation de la tige d'ancrage.

Précontrainte de la tige d'ancrage : rapport entre la force de pré-serrage de la tige d'ancrage et la section transversale du corps de la tige.

4.1 Le rôle de la force d'ancrage

L'effet d'ancrage de la tige d'ancrage se traduit par l'action des forces d'ancrage radiales et tangentielles. La force d'ancrage radial exerce une pression de confinement sur la roche environnante, transforme la roche environnante d'un état de force unidirectionnel et bidirectionnel à un état de force bidirectionnel et tridirectionnel, et améliore la stabilité de la roche environnante. La tige d'ancrage pénètre la surface faible dans la même formation rocheuse, et la force d'ancrage tangentielle améliore les propriétés mécaniques de la surface faible, améliorant ainsi les propriétés mécaniques de la roche environnante. Par conséquent, la tige d'ancrage est une forme de support plus parfaite avec à la fois un support et un renforcement. La force d'ancrage radial joue principalement un rôle de support, et la force d'ancrage tangentielle joue principalement un rôle de renforcement. Dans la roche environnante des routes de charbon, la force d'ancrage radial est principalement utilisée pour le support. Les performances spécifiques sont les suivantes :

(1) Le rôle de renforcement de la voûte plantaire. Pour la roche environnante massive ou fracturée coupée par des surfaces faibles entrecroisées, si elle est renforcée avec des boulons à temps, la résistance au cisaillement de la structure du massif rocheux peut être améliorée, et elle ne peut pas seulement se maintenir dans une certaine épaisseur de la roche environnante. Stable, et peut empêcher la roche environnante supérieure de se desserrer et de déformer l'arc renforcé, afin de maintenir la stabilité de la chaussée.

(2) Effet suspensif. La fonction de suspension signifie que la tige d'ancrage suspend la couche de roche faible ou la roche dangereuse qui est sur le point de tomber sur la roche ferme et stable au-dessus, et la tige d'ancrage supporte le poids de la roche dangereuse ou de la couche de roche faible.

(3) Le rôle des poutres mixtes. Dans le toit de la chaussée de la couche de roche en couches, une série de boulons est ancrée pour former une certaine poutre composite en ancrant la mince couche de roche dans la longueur des boulons pour améliorer sa capacité portante. Le toit en pierre stratifié d'une chaussée à toit plat peut être considéré comme une poutre superposée avec les deux côtés de la chaussée comme point d'appui. Sous l'action de la charge, chaque couche de roche a son propre moment de flexion et chaque couche de roche est sous compression et tension. Une fois que la tige d'ancrage combine les différentes couches de roche, la résistance à la flexion et la capacité portante de la poutre composite sont considérablement améliorées.

4.2 Le rôle de la précharge

(1) La force de pré-serrage peut jouer le rôle de support actif de boulon d'ancrage, en particulier dans l'état des formations rocheuses en couches et des roches environnantes brisées. L'augmentation de la force de pré-serrage peut changer la nature de la roche environnante, éviter d'endommager la roche environnante et maintenir la stabilité de la roche environnante. Propice à soutenir la roche environnante.

La force de pré-serrage de la tige d'ancrage a un effet décisif sur la stabilité du toit. Lorsque la force de pré-serrage est importante dans une certaine mesure, la séparation du toit à l'intérieur et au-dessus de la longueur de la tige d'ancrage peut être éliminée.

La tige d'ancrage à force de pré-serrage élevée est conçue pour établir un toit précontraint. L'existence du toit précontraint protège le toit des contraintes horizontales dans une certaine mesure, de sorte que la couche rocheuse du toit est dans un état de compression latérale pour surmonter le niveau élevé de contrainte sur le toit. L'impact de la stabilité.

(4) La formation de la structure précontrainte est conditionnelle et la précontrainte du boulon d'ancrage est la clé. Dans des conditions de contrainte horizontale importante, le rôle de la tige d'ancrage est de fournir une précontrainte élevée à la plaque supérieure à temps pour former une plaque supérieure précontrainte, formant une structure autoporteuse sous pression.