CN103528743A - 钢结构拉索测力张拉器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构拉索测力张拉器，该测力张拉器包括上施力杠杆、下施力杠杆及连杆，连杆的上端铰连于上施力杠杆的中段，连杆的下端铰连于下施力杠杆的中段；在所述上施力杠杆和下施力杠杆的后端之间串连有撑杆、称重传感器和千斤顶。所述上施力杠杆的前端施力点与其上的连杆上铰支点间的距离a，该上施力杠杆上的连杆上铰支点与上施力杠杆后端的撑杆铰支点间的距离b，所述a/b=1/（1/3~3）。本发明张拉操作方便，张拉施力准确可控，并且能同步进行拉索的张拉和测试，达到拉索钢构的协调安装施工，广泛适用于各类带拉索钢结构的安装施工中。

Description

钢结构拉索测力张拉器

技术领域

   本发明涉及一种钢结构拉索的张拉设备，尤其涉及在带拉索钢结构中对拉索进行张拉和测力的器具。

背景技术

在钢结构体系中，带拉索预应力钢结构是通过张拉拉索在结构内部产生预应力，并以柔性拉索为主要承重构件或者辅助承重构件的一种钢构架体系。带拉索钢结构通过拉索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用，可以最充分的利用钢材强度，调整其动力性能，提高结构的承载能力、刚度和稳定性，因此带拉索钢结构适用于大跨度、重荷载及超高层的结构中，更能满足建筑功能要求。更由于带拉索钢结构便于建筑造型，适应多种多样的平面图形和外形轮廓，能自由地满足各种建筑功能和建筑外观的表达形式，在场馆、会展中心、桥梁、体育馆及工业厂房的主体结构和幕墙支承结构中有着极为广泛的应用，具有良好的结构性能和经济性。

拉索张力不仅是评估钢结构力学性能的重要依据，而且是确保钢结构使用安全性和使用寿命的前提条件，满足结构设计要求的拉索张力对钢结构的稳定性、整体性和刚度起作重要的作用。目前拉索张力的施工主要是通过位于拉索张拉端的具有正反旋向的调整螺杆来施加的；对于大跨度钢结构或要求有大张拉力的拉索则要借助千斤顶提供张拉力，并由调节螺杆完成设计张拉力的建立，使用千斤顶提供张拉力时必须在拉索的张拉端设置千斤顶支承结构，拉索的张拉和操作均变得较为复杂。虽然现有这种结构能完成拉索的张拉，却无法控制张拉过程中拉索张拉力大小；尤其在象屋盖这样的整体结构中，拉索不仅要各点协调张拉，而且对同一拉索还要按照设计要求进行分步张拉。显然现有张拉方法无法实现张拉操作和张拉力同步控制的要求，难以保证钢结构的整体性和稳定性。

由于张拉力是拉索的轴向内力，在现有技术中拉索张拉力的测试均是通过间接方法推算而来。发明专利申请“部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法（申请号：201010597084.3）”就公开了一种拉索张力的测试方法，它是通过测试拉索的基频和弯曲刚度来推算拉索张力，这些间接测量方法是通过其他参量而推算出其拉索张拉力的，测试程序复杂，测试数据不准确，测试精度不高，不能准确反映拉索真实的轴向内力，尤其在拉索小张拉力状态下，其误差值更大，给钢结构稳定性、安全性均带来严重的影响。

现有的拉索张拉设备和张力测试器具，均是各自独立和分别进行拉索的张拉或测试的，它们或是仅能进行拉索张拉和调整，或是仅对拉索进行张力间接测试推算，不能同步准确地反映钢构拉索的内张力，也不能即时方便地对拉索内张力进行调整控制。这些拉索张拉器具对于单张拉结构来说拉索张拉安装操作不方便，张拉力不准确；而对于索穹顶或张拉整体网络等张拉整体结构，由于这类结构中的各根拉索的张拉顺序、张拉力的大小以及张拉力间的关联，均有严格的设计要求，现有张拉器具既难以准确控制和调节拉索内张力，又无法对钢结构进行协调的安装施工，继而对整体结构产生诸多的不良影响。因此拉索张拉力的控制和测试在钢结构的实际施工中显得极为重要。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是一种钢结构拉索测力张拉器，它不仅操作方便，施力准确可控，而且能同步进行拉索的张拉和测试，以实现对钢结构的协调安装施工。

为了解决上述技术问题，本发明的钢结构拉索测力张拉器，该测力张拉器包括上施力杠杆、下施力杠杆及连杆，连杆的上端铰连于上施力杠杆的中段，连杆的下端铰连于下施力杠杆的中段；在所述上施力杠杆和下施力杠杆的后端之间串连有撑杆、称重传感器和千斤顶。

采用上述技术方案后，由于上、下施力杠杆、连杆以及串连的撑杆、称重传感器和千斤顶，构成了能够同步张拉、测力的四连杆机构，当上、下施力杠杆的前端卡于拉索锚固点位置和张拉端的下端时，千斤顶通过两施力杠杆对拉索施以张拉力，称重传感器则同时显示张拉力大小，当张拉力达到设计预应力值或分段施加的预应力值时，即可通过拉索张拉端的调节螺栓来锁定拉索以完成拉索的张拉施工。首先由于该结构能直接通过卡插操作同步完成拉索的张拉和测力，在进行拉索张拉的同时进行张拉力的测试，实现了拉索张拉和拉力测试的同步进行，及时准确地反映拉索的实际张拉状况和预张力的实际大小；对要求分段多次张拉的整体张拉结构，也能按照设计要求确定每根拉索在各阶段的张拉量和张拉力，方便地实现了整体结构的同步协调安装施工。也由于在本发明中，称重传感器串连于张拉测力结构中，称重传感器直接反映着拉索的张拉力，而不受拉索张拉力和拉索自振频率等因素的影响，测力更加直接、更加准确，大大简化了测试结构和测试方法，提高了测力精度，便于对拉索张拉力进行精准的调控。这种直接的测力方法，不仅使得拉索张拉力大小准确可控，而且在拉索的张拉端不再需要专门设置用于张拉的千斤顶座，拉索结构变得更为简单，制作成本降低。本发明还具有结构简单、便于制作和使用的优点。

本发明的优选实施方式，所述上施力杠杆的前端施力点与其上的连杆上铰支点间的距离a，该上施力杠杆上的连杆上铰支点与上施力杠杆后端的撑杆铰支点间的距离b，所述a/b=1/（1/3~3）。该优选的张拉杠杆比，可以依拉索使用情况对其进行张拉量和/或张拉力合理控制和调节。

本发明的进一步实施方式，所述连杆包括连杆上螺杆、连杆调节螺管和连杆下螺杆，连杆上螺杆和连杆下螺杆分别旋接于连杆调节螺管的两端，该连杆上螺杆和连杆下螺杆上的螺纹具有相反的旋向。该结构能方便地调节连杆的长度，从而适应不同拉索及拉索端的结构要求，适应性更强。

本发明的进一步实施方式，所述上施力杠杆后端铰连有撑杆，下施力杠杆后端铰连有千斤顶座，在上施力杠杆后端与下施力杠杆后端之间从上至下依次串连地设置有撑杆、称重传感器和千斤顶。

所述撑杆包括撑杆上螺杆、撑杆调节螺管和撑杆下螺杆，撑杆上螺杆和撑杆下螺杆分别旋接于撑杆调节螺管的两端，该撑杆上螺杆和撑杆下螺杆上的螺纹具有相反的旋向。该实施方式中撑杆、称重传感器和千斤顶布局较合理，且能通过连杆和撑杆长度的协调，以适应不同拉索及其张拉端的结构要求，使用范围广、适应性强。

本发明的进一步实施方式，所述称重传感器为柱式称重传感器或轮辐式称重传感器。所述称重传感器为电阻应变式、光电式或液压式称重传感器。该结构工作可靠，安全性好，且量值范围宽、误差小、数据准确。

本发明进一步实施方式，所述称重传感器与数字显示器相互电连接。该结构读数使用方便。

本发明进一步实施方式，所述千斤顶为机械式千斤顶或液压式千斤顶。该结构构造简单紧凑、移动方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明钢结构拉索测力张拉器作进一步说明。

图1是本发明钢结构拉索测力张拉器一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示实施方式中上施力杠杆的主视结构示意图；

图3是图2所示结构的俯视结构示意图；

图4是图1所示实施方式中下施力杠杆的主视结构示意图；

图5是图4所示结构的俯视结构示意图。

图中，1—上施力杠杆、2—吊环、3—连杆上销、4—连杆上销座、5—撑杆上销、6—撑杆上销座、7—撑杆上螺杆、8—撑杆、9—撑杆调节螺管、10—撑杆下螺杆、11—称重传感器、12—千斤顶、13—千斤顶座、14—千斤顶座销、15—下施力杠杆、16—连杆下销座、17—连杆下销、18—拉索、19—拉索夹紧头、20—连杆下螺杆、21—拉索张拉调节螺栓、22—连杆、23—连杆调节螺管、24—连杆上螺杆、25—拉索锚固头、26—钢构、27—卡接点、28—叉形口、29—挡索销。

具体实施方式

在图1所示的钢结构拉索测力张拉器中，连杆22的上端通过连杆上销座5和连杆上销3铰连于上施力杠杆1的中段位置，连杆22的下端通过连杆下销座16和连杆下销17铰连于下施力杠杆15的中段位置。连杆22包括连杆上螺杆24、连杆调节螺管23和连杆下螺杆20，连杆 上螺杆24 固定连接于连杆上销座4上，连杆下螺杆20固定连接于连杆下销座16上，连杆上螺杆24和连杆下螺杆20的外端分别旋接于连杆调节螺管23的两端，连杆上螺杆24和连杆下螺杆20上的螺纹具有相反的螺纹旋向，以便转动连杆调节螺管23来调节连杆22的总长度。上施力杠杆1上设置有吊环2，用于起吊和悬吊测力张拉器。

撑杆8的上端通过撑杆上销5和撑杆上销座6铰连于上施力杠杆1的后端，撑杆8的下端支承连接于称重传感器11上。撑杆8包括撑杆上螺杆7、撑杆调节螺管9和撑杆下螺杆10，撑杆上螺杆7固定连接于撑杆上销座6上，撑杆下螺杆10支承连接于称重传感器11上，撑杆上螺杆7和撑杆下螺杆10的外伸端分别旋接于撑杆调节螺杆管9上，撑杆上螺杆7和撑杆下螺杆10上的螺纹段具有相反的螺纹旋向。下施力杠杆15的后端通过千斤顶座销14连有千斤顶座13，在千斤顶座13上支承连接有千斤顶12，在千斤顶12和撑杆下螺杆10之间连接有称重传感器11，故而形成在施力杠杆1和下施力杠杆15的后端之间依次设置有撑杆8、称重传感器11和千斤顶12的串连结构。称重传感器11结构为轮辐式称重传感器，也可以是柱式称重传感器，该称重传感器的类型为电阻应变式类。称重传感器11与数字显示器相互电连接，从而形成常用的数显式或图显式推拉力计结构。千斤顶12为常用的手动式液压千斤顶。

如图2、图3所示，上施力杠杆1采用对称的板式结构，由钢板叠加焊接而成。在上施力杠杆1的前端设置有呈圆弧面的卡接点27，使用时通过卡接点27将该张拉器卡接于拉索18的锚固点上，在上施力杠杆1 的中段部位和后端分别设置有连杆铰支孔和撑杆铰支孔。上施力杠杆1的两侧面还设置加强筋板。

如图4、图5所示，下施力杠杆15也采用对称的板式结构，也以钢板叠加焊接而成。在下施力杠杆15的前端设有叉形口28，使用时该叉形口28叉接于拉索18张拉端的拉索紧头19上，在下施力杠杆15的中段部位和后端分别设置有连杆铰支孔和千斤顶座铰支孔10。下施力杠杆15的两侧面也设置有加强强筋板。在叉形口28的前端设有用于插接挡索销29的插销孔，以防止测力张拉器倾翻或拉索从叉形口中脱出。

如图1所示，下施力杠杆15、连杆22以及相互串连的撑杆8、称重传感器11和千斤顶12构成张拉测力的四连杆机构。上施力杠杆1和下施力杠杆15的前端、连杆支撑点和后端间所形成的主、从动力臂的杠杆比a/b优先选择在1/（1/3~3）之间，其中a为上施力杠杆1前端施力点（卡接点27）与其上的连杆22上的铰支点间的距离，b为上施力杠杆1上的连杆22上铰支点与上施力杠杆1后端的撑杆8铰支点的距离。

在本实施中，拉索18通过拉索夹紧头19、拉索张拉调节螺栓21和拉索锚固头25以铰连的方式锚固于钢构26上，张拉调节螺栓21为一双头螺杆，该双头螺杆两端的螺纹旋向相反，张拉调节螺栓21的两端分别旋接有拉索夹紧头19和拉索锚固头25，拉索锚固头25铰连于钢构26上。使用时，将连杆22和撑杆8调节至相应长度，使得上施力杠杆1上的卡接点27卡接在钢构锚固点或卡接于拉索锚固头25上，下施力杠杆15的叉形口28叉插在拉索夹紧头19的前端，启动液压千斤顶顶动称重传感器11和撑杆8，使上施力杠杆1和下施力杠杆15的后端相互撑开，而其前端合扰以张拉拉索18，同时拧动拉索张拉调节螺栓21，当称重传感器11显示拉索预应力达到设计要求时，锁定拉索张拉调螺栓21，最终卸去测力张拉器，完成对拉索18的张拉和测力。

本发明的另一实施例，除撑杆8、称重传感器11和千斤顶12相互串连的位置关系不同外，其余与上述实施例相同。在本实施例中，在上述施力杠杆1和下施力杠杆15后端之间从上向下依次串连有撑杆8、千斤顶12和称重传感器11。还可以是从上往下依次串连有称重传感器11、千斤顶12和撑杆8等串连结构。只要是撑杆8、千斤顶12和称重传感器11串连于同一力作用线上即可。

上述仅举出了本发明的一些优选实施方式，本发明并不局限于此，在不违背本发明基本原理的前提下，还可以作出诸多改进和变换。如连杆和撑杆不采用可调节的变长结构，而采用固定长度的定长杆；称重传感器还可以采用光电式、液压式称重传感器等常用的压力传感器类型；千斤顶还可以是机械式千斤顶等。这些变换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：该测力张拉器包括上施力杠杆（1）、下施力杠杆（15）及连杆（22），连杆（22）的上端铰连于上施力杠杆（1）的中段，连杆（22）的下端铰连于下施力杠杆（15）的中段；在所述上施力杠杆（1）和下施力杠杆（15）的后端之间串连有撑杆（8）、称重传感器（11）和千斤顶（12）。

2.根据权利要求1所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述上施力杠杆（1）的前端施力点与其上的连杆（22）上铰支点间的距离a，该上施力杠杆（1）上的连杆（22）上铰支点与上施力杠杆（1）后端的撑杆（8）铰支点间的距离b，所述a/b=1/（1/3~3）。

3.根据权利要求1或2所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述上施力杠杆（1）的前端设置有锚接点（27），下施力杠杆（15）的前端设有又形口（28）。

4.根据权利要求1或2所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述连杆（22）包括连杆上螺杆（24）、连杆调节螺管（23）和连杆下螺杆（20），连杆上螺杆（24）和连杆下螺杆（20）分别旋接于连杆调节螺管（23）的两端，该连杆上螺杆（24）和连杆下螺杆（20）上的螺纹具有相反的旋向。

5.根据权利要求1或2所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述上施力杠杆（1）后端铰连有撑杆（8），下施力杠杆（15）后端铰连有千斤顶座（13），在上施力杠杆（1）后端与下施力杠杆（15）后端之间从上至下依次串连地设置有撑杆（8）、称重传感器（11）和千斤顶（12）。

6.根据权利要求5所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述撑杆（8）包括撑杆上螺杆（7）、撑杆调节螺管（9）和撑杆下螺杆（10），撑杆上螺杆（7）和撑杆下螺杆（10）分别旋接于撑杆调节螺管（9）的两端，该撑杆上螺杆（7）和撑杆下螺杆（10）上的螺纹具有相反的旋向。

7.根据权利要求5所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述称重传感器（11）为柱式称重传感器或轮辐式称重传感器。

8.根据权利要求5或7所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述称重传感器（11）为电阻应变式、光电式或液压式称重传感器。

9.根据权利要求8所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述称重传感器（11）与数字显示器相互电连接。

10.根据权利要求1所述的钢结构拉索测力张拉器，其特征在于：所述千斤顶（12）为机械式千斤顶或液压式千斤顶。

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