CN105424394A - 一种用于实现拉索或拉杆快速断开的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，包括与断开的拉索或拉杆一端连接的套筒和与另一端连接的直杆；套筒内设置有两块夹片，并通过螺栓与其铰接；套筒尾部有一圆形套环与其相连，夹片尾部伸出的挡片可阻止其脱落；套环内切割出类似椭圆形状，使得其转动时带动两夹片尾部随之闭合；直杆一端与拉索或拉杆相连，另一端直径比其稍大，连接部分打磨成圆弧；直杆刚好可以被所述套筒内张开的夹片卡住。本发明能够实现承受一定荷载的拉索或拉杆瞬时断开的功能，并且不会对试验结构造成任何其他额外影响，操作简单便捷、安全性高。

Description

一种用于实现拉索或拉杆快速断开的装置

技术领域

本发明涉及一种用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，属于建筑结构中的拉索断索试验装置。

背景技术

近几年，随着理论与技术的不断提高，张弦结构、张拉整体结构、索杆穹顶结构等预应力空间结构因其动感轻盈、形式多样以及较少的建筑材料使用量受到越来越多人的关注。但张拉整体却也由于其本身复杂的结构设计导致施工困难，往往会因为施工意外、构件破坏、锈蚀等因素而发生安全事故，并且几乎所有的事故中都会包括结构拉索或拉杆的突然断开。拉索或拉杆的突然断开会对相关节点或端部产生很强的冲击力，进而对结构产生较大影响，同时，拉索或拉杆的断开还会导致结构内部的应力重分配。关键位置处拉索或拉杆的突然断开甚至会使整体结构坍塌失效，造成难以挽回的经济财产损失。

国内外目前的研究大都仍集中在数值模拟上，且大部分数值模拟的过程中均未考虑拉索或拉杆瞬时断开时对节点或端部的冲击力作用，即使考虑了相关冲击力作用，模拟结果与实际情况是否相符也有待研究，因此相关断索试验的开展便势在必行，其中用于拉索或拉杆快速断开的装置便成为试验的关键。目前与之相关的文献较少，已有的用于快速断开拉索或拉杆的方法大致有静力卸载法、爆破法、外部撞击力法等，各种方法有着各自的优缺点，但都无法同时满足瞬时断开、无外力或能量输入以及操作简单安全等要求。因此，现在对张拉整体结构及索穹顶结构的断索试验研究迫切需要一种能同时满足上述三个要求的装置。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可用于张弦结构、张拉整体结构、索穹顶结构等预应力空间结构断索试验的用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，能够同时满足结构瞬时断开、无外力或能量输入以及操作简单安全的要求。

技术方案：本发明的用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，包括套筒、直杆、安装在所述套筒内并相对设置的两个夹片、安装在套筒开口端部并可绕其轴心旋转的套环、固定在套筒另一端的端杆，所述直杆和端杆均用以连接拉索或拉杆；所述夹片一端与套筒内部铰接，另一端伸出套筒开口端部并抵压在套环内缘上，所述套环的内缘为直径大小变化的弧形，所述直杆插入套筒内，并在夹片抵压在套环内缘直径较大部分时，被夹片卡紧限位。

进一步的，本发明装置中，所述套环旋转时，使夹片在套筒开口端的一端上下开合运动，同时带动夹片的位于套筒内的一端运动，从而得以卡住或者释放直杆。

进一步的，本发明装置中，直杆的端部设置有凸起底缘，所述夹片位于套筒内的一端设置有限位凸起，通过所述限位凸起与凸起底缘的配合，实现直杆的卡紧定位和释放。

有益效果：现有用于快速断索或断杆的装置很少，而已有的大多发明大多无法满足瞬时断开的要求，或者在操作工程中会对结构施以额外的作用力以及能量。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、无需使用任何高温设备，纯机械原理实现拉索或拉杆的瞬间断开，能够有效反映结构中拉索或拉杆瞬间断开时对结构产生的动力冲击作用，且不会对试验模型输入额外的外力，不会对结构产生额外的影响，安全性高。特别适用于张弦结构、张拉整体结构、索穹顶结构等预应力空间结构模型的断索结构试验。

2、天津大学申请公开了一种建筑结构拉索瞬间断开装置，专利申请号201410490663.6，该装置通过旋转搬把带动凸轮转动进而解除拉索的锁定状态。该发明虽然可以实现拉索的瞬间断开，但所需施加在搬把上的力较大，往往需要利用电动葫芦等装置施力。本发明巧妙利用杠杆原理以达到省力的目的，夹片作为杠杆，以螺栓为支点，两端力臂之比可达1:5。

3、巧妙利用摩擦力，装置通过控制夹片开合实现直杆的锁定以及释放，通过旋转套环使夹片闭合实现该功能的过程中，本质上克服的是夹片前端与直杆之间的摩擦力，直接作用是克服套环与夹片之间的摩擦力。通过调整直杆与夹片作用点的位置以及材料的摩擦系数可有效减小由外部提供给圆形套环的作用力。

4、装置构造简单，加工方便，特别适合在结构试验的多根拉索和拉杆处设置该装置。

附图说明

图1为本发明在锁定状态的三维示意图；

图2为本发明在断开状态的三维示意图；

图3为本发明在锁定状态的剖面示意图；

图4为本发明在断开状态的剖面示意图；

图5为本发明中套筒的三维示意图；

图6为本发明中夹片的三维示意图；

图7为本发明中套环的三维示意图；

图8为本发明中直杆的三维示意图；

图中有：1为套筒，2为夹片，3为套环，4为直杆，5为螺栓，6为端杆。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明：

如图1-图8所示，本装置的实施例包括与断开的拉索或拉杆一端连接的套筒1和与另一端连接的直杆4；套筒1内设置有两块夹片2，并通过螺栓5与其铰接；套筒1的开口端有一套环3与其相连，夹片2位于套筒1开口的一端伸出的挡片可阻止套环3脱落；套环3内切割出类似椭圆形状，使得其转动时带动两夹片2位于套筒1开口一端随之闭合和开启；直杆4一端与拉索或拉杆相连，另一端设置有直径比其稍大的凸起底缘，底缘突出部分与张开状态下的夹片2直接接触，将直杆4凸起底缘端卡在套筒1内部；夹片2位于套筒1内的铰接端设置有限位凸起，直杆4设置有凸起底缘一端刚好可以被张开的夹片2的限位凸起卡住。套环3与套筒1组装方法：首先将套环3与套筒1等轴线贴紧，使套环3内缘最大直径方向与套筒1矩形孔长边同方向；接着将两个夹片2穿入方孔，利用限位凸起实现两个夹片2的初步定位；最后，插入螺栓拧紧，实现套筒1、套环3、夹片2一体化，夹片2位于套筒1开口一端的挡片防止了套环3的脱落。

如图1、图3所示，直杆4设置有凸起底缘一端插入套筒1中，旋转套环3使夹片2位于套筒1开口一端向外侧张开，其限位凸起将直杆4的凸起底缘卡住，从而使整体结构能够承受较大的力；旋转套环3使其内径小的部分与夹片2接触，此时夹片2位于套筒1开口一端向内侧位移，其限位凸起与直杆4的凸起底缘解锁，直杆4在外力作用下瞬时抽出，从而达到快速断索的目的。

其中，夹片2以螺栓5为旋转中心，在结构中起到杠杆的作用，其位于套筒1开口一端张开时，另一端向内侧转动，可保证被限位凸起和卡紧的直杆4中承受的较大力全部经由夹片2传递至套筒1，进而经由拉索传递至结构节点或端部；

当用外力使套环3转动时，可带动夹片2位于套筒1开口一端向内侧转动，直杆4在荷载作用下可直接脱离；此外，因为此外力只需克服夹片2前段与直杆4之间的摩擦力，并且经杠杆传递后使得此外力远远小于结构中承受荷载。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，其特征在于，该装置包括套筒(1)、直杆(4)、安装在所述套筒(1)内并相对设置的两个夹片(2)、安装在套筒(1)开口端部并可绕其轴心旋转的套环(3)、固定在套筒(1)另一端的端杆(6)，所述直杆(4)和端杆(6)均用以连接拉索或拉杆；所述夹片(2)一端与套筒(1)内部铰接，另一端伸出套筒(1)开口端部并抵压在套环(3)内缘上，所述套环(3)的内缘为直径大小变化的弧形，所述直杆(4)插入套筒(1)内，并在夹片(2)抵压在套环(3)内缘直径较大部分时，被夹片(2)卡紧限位。

2.根据权利要求1所述的用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，其特征在于，所述套环(3)旋转时，使夹片(2)在套筒(1)开口端的一端上下开合运动，同时带动夹片(2)的位于套筒(1)内的一端运动，从而得以卡住或者释放直杆(4)。

3.根据权利要求1或2所述的用于实现拉索或拉杆快速断开的装置，其特征在于，所述直杆(4)的端部设置有凸起底缘，所述夹片(2)位于套筒(1)内的一端设置有限位凸起，通过所述限位凸起与凸起底缘的配合，实现直杆(4)的卡紧定位和释放。