CN111395413A - 一种工后锚索预应力传感器安装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锚索紧固技术领域，更具体地，涉及一种工后锚索预应力传感器安装系统及方法，包括既有锚索、原锚具、传感器、接长锚索、连接机构、施力装置；沿原锚具依次安装有传感器、连接机构、施力装置，既有锚索通过原锚具与连接机构连接，接长锚索通过连接机构与施力装置连接。该本发明可实现对锚索的锚下应力进行长期监测，可以节省人工锚下应力试验的成本，本发明弥补了工后锚索无法长期监测的空白，数据具有连续性，能够反映出锚具锚下应力变化的规律性，实现了锚索预应力监测的自动化，能够设置锚索预应力预警值。

Description

一种工后锚索预应力传感器安装系统及方法

技术领域

本发明涉及锚索紧固技术领域，更具体地，涉及一种工后锚索预应力传感器安装系统及方法。

背景技术

目前，预应力锚索是边坡支护的常用支护方法，其通过锚索给边坡施加预应力。通过锚索施加预应力一方面可以显著改善边坡表面岩土体的受力状态，提高表面岩土体的强度，另一方面可以将边坡表面岩土体与内部岩土体连为一体，增强边坡的整体性，避免滑体出现，保证足够的预应力是实现这些目的的关键。通常在工程施工中，当锚索预应力施加到位后，按照设计要求，锚索尾部即被剪断并封闭在混凝土墩中，以防止锚索生锈以及保证工程美观。

预应力锚索广泛应用于锚固工程中，锚索锚下预应力主要通过锚索持有力试验和锚索应力传感器测得。锚索应力传感器一般在锚索张拉施工时装于锚具底部；通过锚索持有力试验检测锚下应力一般在锚索外露段较长，未进行混凝土封锚前进行。其中锚索持有力试验一般只用于确定检测时锚索的应力状态，不能进行长期监测。而对于早期施工的预应力锚索，由于监测条件限制和重视程度不够等原因，未安装锚索应力传感器，这对工后锚索预应力的监测造成了巨大的困难。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种工后锚索预应力传感器及方法，可以对锚索预应力进行长期监测，保障锚固工程的安全可靠。

本发明采取的技术方案是，

一种工后锚索预应力传感器安装方法，步骤包括：

S1：选择一处工后套设有原锚具的既有锚索，安装传感器；

S2：安装施力装置；

S3：通过施力装置顶升作业将原锚具、传感器拉离结构面，将垫高装置放置于结构面和传感器中间；

S4：施力装置下降完成后，取下施力装置；

S5：将传感器和信号转换与传输装置以信号线连接，设定锚下预应力数据采集的时间间隔，并将数据上传。

通常在工程施工中，当锚索预应力施加到位后，按照设计要求，锚索尾部即被剪断并封闭在混凝土墩中，以防止锚索生锈以及保证工程美观。此时工后的既有锚索被混凝土墩覆盖，无法安装传感器采集锚下预应力，现设计一种安装方法，在原锚具和施力装置之间放置传感器，通过施力装置将原锚具、传感器拉起，将垫高装置放置在结构面上，再将原锚具恢复原位，使传感器有效地采集和监测锚下预应力。所述传感器可以为套筒式传感器。

进一步地，步骤S2中，设有连接机构和接长锚索位于原锚具与施力装置之间，连接机构与原锚具、传感器在同一轴线上，连接机构用于连接既有锚索和接长锚索，安装时先将既有锚索、传感器与连接机构连接，再将施力装置与连接机构通过接长锚索连接。通常锚索尾部被剪断后所剩不长，若施力装置直接对既有锚索施力安装传感器，施力装置对锚索施力达不到理想的效果，更有可能损坏锚索。通过增设连接机构延长既有锚索，施力装置在连接机构的支撑下顶升作业撑起接长锚索，由于接长锚索通过连接机构与既有锚索连接，从而既有锚索和原锚具、传感器被稳定的拉起，垫高装置便可以紧实抵压在传感器与结构面之间。垫高装置可以为环形垫块。连接机构和原锚具、传感器保持轴向一致，以保证接长锚索和既有锚索、传感器在同一轴线上，在拉起既有锚索的时候位置不发生偏移，传感器可以稳定地监测预应力。

进一步地，步骤S2中，设有支撑件套设于原锚具和连接机构、传感器外部，施力装置安装在支撑件上方，施力装置以支撑件为支座对接长锚索的尾端进行顶升，将原锚具、传感器拉离结构面。通过设置支撑件，施力装置对支撑件施力而不直接对连接机构施力，从而保证不影响既有锚索和接长锚索的工作状态。

进一步地，步骤S2中，所述连接机构包括上连接件和下连接件，先将既有锚索与下连接件连接，再将接长锚索与上连接件连接；支撑件套设在上连接件和下连接件的外部，最后将接长锚索与施力装置连接。由于既有锚索长度不够，增设接长锚索与既有锚索连接延长既有锚索，为保持既有锚索的位置不发生偏移，将上连接件和下连接件设置成轴向一致。

进一步的，所述支撑件为支撑钢套筒，所述上连接件和下连接件之间通过钢套筒连接，经过步骤S2安装后，所述支撑钢套筒与钢套筒、传感器呈同心配置，并且所述支撑钢套筒的侧壁底部设有缺口，在步骤S3中，垫高装置通过该缺口放置于结构面和原锚具中间。本专利将作为支撑的支撑钢套筒与作为施力连接件的钢套筒进行同心配置，最佳是将两者均制作成圆筒状，这样施力装置在拉起锚索的过程中，向下对支撑钢套筒的压力和对钢套筒的拉力方向相反、分布均匀同心，保证了整个系统在拉升过程的平稳提升，从而确保了作业的可靠性和安全性。传感器为套筒式传感器，与支撑钢套筒、钢套筒保持同心配置，方便监测稳定分布的预应力。缺口的设置是为整个封闭的支撑钢套筒系统提供一个方便放置垫高装置的窗口，设置在侧壁的底部，目的是即使拉升作业只升高很小的空间，如1～2cm，也能够方便垫高装置的置入，大大提高作业的效率。

进一步地，步骤S2中，设有紧固件用于固定接长锚索，安装完支撑件之后安装施力装置，最后安装紧固件。紧固件和上、下连接件的轴向一致，通过紧固件将接长锚索固定，施力装置施力将接长锚索平稳拉起，从而带动既有锚索和原锚具被拉离结构面。

进一步地，步骤S2中，设有垫板安装在支撑件与施力装置之间，安装完支撑件之后再安装垫板，最后安装施力装置和紧固件。施力装置工作过程中对支撑件产生很大的作用力，为使支撑件受力均匀，设置了垫板在支撑件上方。

进一步地，步骤S4中，安全起见，应依次取下紧固件、施力装置、垫板、支撑件、接长锚索和连接机构。

一种工后锚索预应力传感器安装系统，用于安装工后锚索预应力传感器，将传感器与信号转换与传输装置连接，包括既有锚索、原锚具、传感器、接长锚索、连接机构、施力装置；沿原锚具依次安装有传感器、连接机构、施力装置，既有锚索通过原锚具与连接机构连接，接长锚索通过连接机构与施力装置连接。

进一步地，还包括支撑件，支撑件为侧壁底部设有缺口的支撑钢套筒，安装在原锚具、连接机构、传感器的外部，且支撑件一端抵压于结构面，施力装置安装在支撑件另一端；既有锚索和接长锚索通过连接机构连接，传感器设于原锚具与连接机构之间。

进一步地，所述连接机构包括上连接件、下连接件，所述支撑件套设于原锚具、上连接件、下连接件、传感器外侧；沿原锚具依次安装传感器、下连接件和上连接件，既有锚索穿过原锚具、传感器和下连接件；接长锚索依次穿过上连接件和施力装置；传感器一端抵压于结构面，一端抵压于下连接件。设有钢套筒与上、下连接件配合连接，所述下连接件可以为下对接锚具、所述上连接件可以为上对接锚具。

进一步地，所述上连接件和下连接件之间通过钢套筒连接，所述支撑钢套筒与钢套筒、传感器呈同心配置。

进一步地，所述施力装置为具有中心穿心孔的千斤顶，所述支撑钢套筒设有中部开孔的钢垫板，千斤顶底部支撑于钢垫板上，所述开孔正对中心穿心孔，且与所述钢套筒同心配置，所述接长锚索一端依次穿过所述开孔和中心穿心孔支撑在千斤顶顶部。

进一步地，还包括辅助件，为了保证良好的固定效果，辅助件分别与原锚具、下连接件配合固定既有锚索；辅助件和上连接件配合固定接长锚索。辅助件可以是工作夹片，工作夹片与原锚具、下对接锚具配合固定既有锚索；工作夹片与上对接锚具配合固定接长锚索。

进一步地，设有紧固件用于固定接长锚索，施力装置另一端安装紧固件，接长锚索穿设于施力装置和紧固件，辅助件与紧固件配合固定接长锚索。辅助件可以为工具夹片，紧固件可以为张拉锚具。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过锚索对接，在原锚具外部安装套筒式传感器，可以测量锚索底部锚下应力，并通过信号转换和数据传输与分析系统，实现对锚索的锚下应力进行长期监测，可以节省人工锚下应力试验的成本，只需一次现场安装，大大提高了监测效率，节省监测人力物力，采集数据时效性强，并且能够根据大数据推算锚索锚下应力的发展趋势，发现锚索持有力的异常变化。

附图说明

图1为本发明的安装过程结构示意图。

图2为本发明的安装过程结构示意图。

图3为本发明的安装过程结构示意图。

图4为本发明的安装过程结构示意图。

图5为本发明的安装过程结构示意图。

图6为本发明的安装过程结构示意图。

图7为本发明原锚具和张拉锚具的结构示意图。

图8为本发明上下对接锚具的结构示意图。

图9为本发明钢套筒的结构示意图。

图10为本发明支撑钢套筒的结构示意图。

图11为本发明钢垫板的结构示意图。

图12为本发明安装压力传感器的结构示意图。

图13为本发明安装环形垫块的结构示意图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例为一种工后锚索预应力传感器安装方法，步骤包括：

如图1、12所示，选择一处工后套设有原锚具2的既有锚索3，拆除原锚具2外部的保护装置，将原锚具2周边的结构面1清理干净，将套筒式传感器14套于原锚具2外；

如图2所示，在原锚具的轴线延长线上增加下对接锚具4，下对接锚具4通过工作夹片8与既有锚索3连接，如图8所示，所述下对接锚具4外侧车有螺纹17，设有4个穿孔16便于既有锚索3通过。

如图3所示，利用连接机构将既有锚索3接长，具体操作为将外侧车有螺纹17的下对接锚具4通过工作夹片8固定于既有锚索3上，然后将该下对接锚具4通过螺纹与内侧下端车有螺纹的钢套筒6连接，上对接锚具5与内侧上端车有螺纹的钢套筒6连接。

如图4所示，通过工作夹片8将接长锚索7一端与外侧车有螺纹的上对接锚具5连接，最后将上对接锚具5与钢套筒6通过螺纹连接。如图10所示，设置支撑钢套筒9套设在连接机构与原锚具2外侧，侧面有半圆与矩形组成的缺口18，上方与钢垫板10连接，如图11所示，钢垫板10中间设有圆形开孔19，方便接长锚索7穿过钢垫板10。

如图5所示，将接长锚索7通过穿心千斤顶11，接长锚索7一端通过工具夹片13与张拉锚具12连接，张拉锚具12位于穿心千斤顶11上方。

如图6、7、9、13所示，通过穿心千斤顶11提供张拉力，将原锚具2和套筒式传感器14提起约1.5cm，从支撑钢套筒9的缺口18处将环形垫块20放于结构面1和套筒式传感器14之间的空隙，确保套筒式传感器14紧压于下对接锚具4下，穿心千斤顶11慢慢卸载，卸载完成后依次将工具夹片13、张拉锚具12、穿心千斤顶11、钢垫板10、支撑钢套筒9、接长锚索7和钢套筒6。将套筒式传感器14和信号转换与传输装置15以信号线连接，设定锚下预应力数据采集的时间间隔，并上传至网络数据库。

本实施例中所述的套筒式传感器14为试验室标定的灵敏传感器；所述环形垫块20、锚索对接装置、钢垫板10和支撑钢套筒9材料均为高强合金钢；所述穿心千斤顶11为穿心式张拉千斤顶，配有液压油泵；所述信号转换与传输装置15可进行4G信号传输。锚索为4束钢绞线，锚具均为4孔锚具，这并不限制本发明的适用范围，对于5束钢绞线，5孔锚具等。原锚具2、上下对接锚具4、5均为工作锚具，张拉时与锚垫板产生反作用力，承载工作夹片对抗钢绞线拉力，张拉完毕后永久性留在梁体中。张拉锚具12为工具锚具，比工作锚具半径要大，厚实。张拉时承载工具夹片对钢绞线进行张拉，张拉完毕后可以取下，重复使用。工作夹片：一般由两片夹片组成，张拉时与工作锚具共同受力，张拉完毕便留在锚具上，为永久性使用材料。工具夹片：一般由三片夹片组成，张拉时与工具锚共同受力，张拉完毕后可以取下，可重复使用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工后锚索预应力传感器安装方法，其特征在于，步骤包括：

S1：选择一处工后套设有原锚具的既有锚索，安装传感器；

S2：安装施力装置；

S3：通过施力装置顶升作业将原锚具、传感器拉离结构面，将垫高装置放置于结构面和传感器中间；

S4：施力装置下降完成后，取下施力装置；

S5：将传感器和信号转换与传输装置以信号线连接，设定锚下预应力数据采集的时间间隔，并将数据上传。

2.根据权利要求1所述的一种工后锚索预应力传感器安装方法，其特征在于，步骤S2中，设有连接机构和接长锚索位于原锚具与施力装置之间，连接机构与原锚具、传感器在同一轴线上，连接机构用于连接既有锚索和接长锚索，安装时先将既有锚索、传感器与连接机构连接，再将施力装置与连接机构通过接长锚索连接。

3.根据权利要求2所述的一种工后锚索预应力传感器安装方法，其特征在于，步骤S2中，设有支撑件套设于原锚具和连接机构、传感器外部，施力装置安装在支撑件上方，施力装置以支撑件为支座对接长锚索的尾端进行顶升，将原锚具拉离结构面。

4.根据权利要求3所述的一种工后锚索预应力传感器安装方法，其特征在于，步骤S2中，所述连接机构包括上连接件和下连接件，先将既有锚索与下连接件连接，再将接长锚索与上连接件连接；支撑件套设在上连接件和下连接件的外部，最后将接长锚索与施力装置连接。

5.根据权利要求4所述的一种工后锚索预应力传感器安装方法，其特征在于，所述支撑件为支撑钢套筒，所述上连接件和下连接件之间通过钢套筒连接，经过步骤S2安装后，所述支撑钢套筒与钢套筒、传感器呈同心配置，并且所述支撑钢套筒的侧壁底部设有缺口，在步骤S3中，垫高装置通过该缺口放置于结构面和原锚具中间。

6.一种工后锚索预应力传感器安装系统，用于安装工后锚索预应力传感器，将传感器与信号转换与传输装置连接，其特征在于，包括既有锚索、原锚具、传感器、接长锚索、连接机构、施力装置；沿原锚具依次安装有传感器、连接机构、施力装置，既有锚索通过原锚具与连接机构连接，接长锚索通过连接机构与施力装置连接。

7.根据权利要求6所述的一种工后锚索预应力传感器安装系统，其特征在于，还包括支撑件，支撑件为侧壁底部设有缺口的支撑钢套筒，安装在原锚具、连接机构、传感器的外部，且支撑件一端抵压于结构面，施力装置安装在支撑件另一端；既有锚索和接长锚索通过连接机构连接，传感器设于原锚具与连接机构之间。

8.根据权利要求7所述的一种工后锚索预应力传感器安装系统，其特征在于，所述连接机构包括上连接件、下连接件，所述支撑件套设于原锚具、上连接件、下连接件、传感器外侧；沿原锚具依次安装传感器、下连接件和上连接件，既有锚索穿过原锚具、传感器和下连接件；接长锚索依次穿过上连接件和施力装置；传感器一端抵压于结构面，一端抵压于下连接件。

9.根据权利要求7至8任一项所述的一种工后锚索预应力传感器安装系统，其特征在于，所述上连接件和下连接件之间通过钢套筒连接，所述支撑钢套筒与钢套筒、传感器呈同心配置。

10.根据权利要求9所述的一种工后锚索预应力传感器安装系统，其特征在于，所述施力装置为具有中心穿心孔的千斤顶，所述支撑钢套筒设有中部开孔的钢垫板，千斤顶底部支撑于钢垫板上，所述开孔正对中心穿心孔，且与所述钢套筒同心配置，所述接长锚索一端依次穿过所述开孔和中心穿心孔支撑在千斤顶顶部。

Images