CN102680148B - 基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置，包括连接拉索的两套单孔夹片锚具，两套单孔夹片锚具的轴线与拉索轴线重合；每套单孔夹片锚具均包括单孔夹片及套装在其上的锚环，两套单孔夹片锚具的锚环大口相对，在两套单孔夹片锚具之间设有至少两块钢板，钢板的两端分别与两套单孔夹片锚具的锚环的外圆周面焊接；所有钢板沿锚环的周向均匀布置；在钢板的中心位置处粘贴有沿拉索轴线方向设置的应变片。本发明传力路径清晰可靠，且在钢板保证足够长度后，钢板中间位置截面上均匀受力，保证了由应变计算拉索内力的准确性；该装置仅利用锚具与钢板即可焊接制成，其制作成本低，适用于多点监测索力。

Description

基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置

技术领域

本发明涉及一种测量拉索内力的装置，特别是涉及一种基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置。

背景技术

预应力钢结构的发展已有近60年的时间，建筑结构工程师在传统钢结构中引入预应力以达到提高结构刚度和承载力、减少结构材料用量、增加结构的安全储备。拉索作为大多数预应力钢结构中的核心构件，其内力将伴随整个结构的施工过程发生变化，索力在施工过程中的控制也将影响结构的工作性能，同时拉索在工作过程中也会发生松弛和损失，从而对结构的安全性能产生不利影响，因此对预应力钢结构中的拉索内力进行监测控制就显得尤为重要。

长期以来，如何精确地测试索力一直困扰着工程师，人们在工程实践中也总结发现了一系列测试索力的方法，这些方法包括千斤顶压力表测定法、压力传感器测定法、磁通量测定法和频率测定法等。其中千斤顶压力表测定法只能测定张拉过程中索的内力，一旦施工完成千斤顶退出工作则无法测量工作阶段索的内力变化。采用传感器测定索力时一般均采用在索上串联一个穿心式的压力传感器，当结构中拉索的监测点较多时，所需传感器数量较多，价格非常昂贵；另一方面传感器的自重较大，且输出的结果存在漂移，在实际工程及试验研究中应用并不广泛。磁通量测定法利用电磁传感器，利用拉索磁导率随内力发生变化的原理测定，但是此种方法在国内的应用并不广泛，究之原因主要是因为其精度还是不能达到理想效果且其价格也不匪。频率测定法主要根据索的自振频率与索的内力相关的原理测定，但在由索的频率计算索的内力时需要确定索端约束条件，而对于一般的预应力钢结构，索段较短，无法准确确定索端约束条件，误差较大。此种方法较多地应用于桥梁中长段索的内力测量中，计算时假定索端为铰接。因此，目前大量的预应力钢结构工程中迫切需要一种既经济又能保证一定测量精度的索力测试方法。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置，该装置既经济又能保证一定的测量精度。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置，包括连接拉索的两套单孔夹片锚具，所述两套单孔夹片锚具的轴线与拉索轴线重合；每套所述单孔夹片锚具均包括单孔夹片及套装在其上的锚环，所述两套单孔夹片锚具的所述锚环大口相对，在所述两套单孔夹片锚具之间设有至少两块钢板，所述钢板的两端分别与所述两套单孔夹片锚具的所述锚环的外圆周面焊接；所有所述钢板沿所述锚环的周向均匀布置；在所述钢板的中心位置处粘贴有沿拉索轴线方向设置的应变片。

所述钢板厚度d不大于10mm。

两套单孔夹片锚具之间的距离L2不小于100mm。

本发明具有的优点和积极效果是：

1）传力路径清晰可靠，且在钢板保证足够长度后，钢板中间位置截面上均匀受力，保证了由应变计算拉索内力的准确性；2）该装置仅利用锚具与钢板即可焊接制成，其制作成本低，适用于多点监测索力；3）使用该装置测定拉索的内力时，可将拉索分段运输到现场，再现场连接，其操作简单、施工方便。

附图说明

图1为本发明使用两块钢板的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明使用四块钢板的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明应用的示意图。

图中：1、钢板，2、锚环，3、夹片，4、焊缝，5、应变片，6、拉索。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图5，一种基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置，包括连接拉索的两套单孔夹片锚具，两套单孔夹片锚具的轴线与拉索6的轴线重合；每套单孔夹片锚具均包括单孔夹片3及套装在其上的锚环2，两套单孔夹片锚具的锚环2大口相对，在两套单孔夹片锚具之间设有至少两块钢板1，钢板1的两端分别与两套单孔夹片锚具的锚环2的外圆周面焊接；所有钢板1沿锚环2的周向均匀布置；在钢板1的中心位置处粘贴有沿拉索6轴线方向设置的应变片5。

制作本装置时，首先根据工程中所使用的钢绞线的公称直径规格选取由夹片3和锚环2组装而成的锚具；其中锚环2一般为40Cr热处理合金钢，因此本装置两侧所需的钢板1的材质最好为与锚环2相同的40Cr钢，但若取材不便也可使用常用建筑钢材如Q235、Q345等，并采用低匹配原则施焊。

对于钢板1的尺寸（宽度、厚度、长度）及所需数量的确定如下所述：

钢板1的宽度：为了保证钢板1与锚环2方便焊接，且留足空间方便拉索的安装，其宽度取为不大于锚环2的外径，此处设其宽度值最终确定为b；

钢板1的数量：首先假设钢板1的厚度为一确定值d，考虑到需要保证在钢板1中间截面内的拉应力要均匀分布，一般d≤10mm，然后根据拉索6的拉力设计值T与钢板1的抗拉强度设计值f及已确定的钢板1的宽度值b试算，若T>2fbd则所需钢板1的数量应大于2，否则为2。

钢板1的厚度：设钢板1的厚度值为d，则

式中T为拉索6的拉力设计值、b为前述已确定的钢板1的宽度值、n为前述已确定的钢板1的数量值，取n≥2、f为钢板1的抗拉强度设计值；

钢板1的长度：钢板1的长度值L根据钢板1与锚环2的搭接长度L1和两个锚环2之间的净距L2确定。首先根据按前述步骤选取的锚环2与钢板1的材质，并考虑低匹配原则选择焊条，此时也就确定了三面围焊中角焊缝的强度设计值，设其为

L1根据它们之间的连接角焊缝4计算确定，即： $L1\≥\frac{1}{2}(\frac{\frac{T}{n}-1.22\×f_f^w\×0.77\×h_f\×b}{f_f^w\×0.7\×h_f}+2\·h_f),$ 其中h_f为焊脚尺寸。然后对于两个锚环2之间的净距L2，取为L2≥100mm，最后钢板1的长度L=2L1+L2。

待锚具及钢板1的尺寸与数量确定后，通过焊接方式将锚环2与所有钢板1连接成整体。焊接时，将两个锚环2的大口径一端相对沿轴线固定，且保证其净距为L2，钢板1沿锚环2的轴线均匀布置后施焊便制作完成一套基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置。

本装置加工制作完成后，在拉索监测点处将拉索6打断，并将拉索6用本装置的两套单孔夹片锚具锚住，保证本装置的轴线与拉索6的轴线重合。待拉索安装就位后，在本装置的各块钢板1的中心位置处标记，沿拉索6的轴线方向分别粘贴应变片5。

当拉索6的最大拉力设计值T较小即钢板数量n为2时，测量时，通过应变仪读出各个应变片5测得的应变分别为ε₁、ε₂，钢板1的横截面积A=b×d，则拉索6的实际内力F为F=E×A×(ε₁+ε₂)，式中E为钢板1的弹性模量。

当拉索6的最大拉力设计值T较大时，钢板数量n为n>2时，测量时，通过应变仪读出各个应变片5测得的应变分别为ε₁、ε₂、…、ε_n、，钢板的横截面积A=b×d，则拉索的实际内力F为F=E×A×(ε₁+ε₂+…+ε_n)，式中E为钢板1的弹性模量。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于夹片锚具连接的测量拉索内力的装置，其特征在于，包括连接拉索的两套单孔夹片锚具，所述两套单孔夹片锚具的轴线与拉索轴线重合；每套所述单孔夹片锚具均包括单孔夹片及套装在其上的锚环，所述两套单孔夹片锚具的所述锚环大口相对，在所述两套单孔夹片锚具之间设有至少两块钢板，所述钢板的两端分别与所述两套单孔夹片锚具的所述锚环的外圆周面焊接；所有所述钢板沿所述锚环的周向均匀布置；在所述钢板的中心位置处粘贴有沿拉索轴线方向设置的应变片；

测量拉索内力时，在拉索监测点处将拉索打断，并将拉索用所述两套单孔夹片锚具锚住，保证本装置的轴线与拉索的轴线重合；所述钢板的宽度b取为不大于锚环的外径；所述钢板的厚度值为d，则

考虑到需要保证在钢板中间截面内的拉应力要均匀分布，一般d≤10mm；所述钢板的长度值L根据钢板与锚环的搭接长度L₁和两个锚环之前的净距L₂确定，即L＝2L₁+L₂，其中 $L_1\≥\frac{1}{2}(\frac{\frac{T}{n}-1.22\×f_f^w\×0.77\×h_f\×b}{f_f^w\×0.7\×h_f}+2h_f),$ L₂≥100mm，式中n为钢板数量，

为焊缝强度设计值，h_f为焊缝尺寸。

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