应变电测法在锚杆托盘应力分析中的应用

随着锚杆支护技术的不断发展和成熟，其已广泛应用于国内外，并成为巷道支护的主要技术手段。回采巷道主要采用组合锚杆支护技术，以锚杆为主体并辅以钢带、托盘等组合构件，利用钢带和钢筋托梁等组合构件将各根单独作用的锚杆有效联结起来，共同支护巷道围岩，提高锚杆支护的整体效果。锚杆构件对巷道支护起着十分重要的作用，但对于其受力状态研究尚少，本文主要针对锚杆托盘的受力特点进行实验分析。

测试方法介绍

本文采用应变电测法来进行托盘的试验应力分析，测力托盘通过应变测量原理测量托盘的受力，使用箔式电阻应变花，将其粘贴在锚杆托盘受力的典型位置上，使用半桥电路测量应变值。

仪器的选择

如果测量点处于平面应力状态，并且主应力的大小和方向均未知，那么在这种情况下，选择的应变花要能够得出3个不同方向的正应变，从而得出测点主应力大小和方向。由于托盘的形状和工作环境特殊，所以对于应变花的材料和选择至关重要，选择型号JHBX120-3C应变片。仪器选用JHYC静态应变仪，全软件操作，数据可实时保存，自动生成报表，精度高，测量结果准确。

应变花粘贴位置

由于在靠近围岩一侧容易受到围岩的挤压摩擦而导致应变花破坏，所以应变花仅贴在外侧。温度补偿片贴于独立且不受力的铁片上。为了测量方便，对应变花粘贴位置进行编号，托盘平面上从托盘左下角起顺时针分别为1^#、2^#、3^#、4^#、5^#、6^#、7^#、8^#测点，托盘弧面上从上起逆时针分别为9^#、10^#、11^#、12^#测点，其中9^#、11^#测点在拱高的1/3处，10^#、12^#测点在拱高1/2处。

托盘受力试验检测

由于托盘配合钢带使用具有良好的效果，且托盘与钢带接触一般为面接触。因此，本次主要检测托盘在刚性接触面上的受力情况。首先，将制作好的测力托盘放在试验台上，在试验台下方安装一载荷传感器，使用扭矩倍增器和扭矩扳手逐步施加载荷，当传感器显示载荷每增加10KN时，停止加载并使用JHYC应变仪来接收应变数据。

检测数据分析

根据测得数据可得出以下结论：

1. 锚杆托盘在130-140KN时屈服，屈服后锚杆托盘应力及应变发生显著变化。

2. 屈服前锚杆托盘最大应力值为550MPa，且各测点主要以压应力为主；屈服后托盘最大应力都急剧增加。

3. 当载荷一定时，锚杆托盘拱部的应变与最大应力均大于托盘平面部分，由此得出拱部为托盘主要承载区。

4. 屈服前锚杆托盘平面部分四角处与托盘四边中心处的最大应力相差不多，屈服后托盘四边中心处最大应力。