CN112343364A - 一种钢结构开裂预应力闭合装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢结构开裂预应力闭合装置和方法，闭合装置包括：对称设置的第一、第二导槽，锚固装置、若干滑动销、张拉锁止机构、钢丝绳和保护罩；钢丝绳一端与张拉锁止机构连接，并依次绕设在导槽内交错布置的若干滑动销上，另一端与锚固装置连接；闭合方法：根据开裂长度，在裂缝两侧对称设置滑槽和若干滑动销，驱动张拉锁止机构张紧钢丝绳，带动各滑动销闭合钢结构裂缝。本发明兼具粘贴补强法降低开裂钢结构局部应力，预应力止裂法能够闭合裂缝的优点。同时，滑动销可根据受力调整位置与角度，避免应力集中，裂缝闭合效果好且受力均匀。此外，无需借助千斤顶即可施加预应力，操作方便，调整精度高，保护罩还可进一步加强局部抗弯性能。

Description

一种钢结构开裂预应力闭合装置及方法

技术领域

本发明属于钢结构加固领域，具体涉及一种用于闭合钢结构局部裂纹的装置及方法。

背景技术

钢结构在桥梁、建筑等大型工程结构中应用广泛，如钢箱梁、钢桁架等。然而在交变荷载、材料老化和环境侵蚀等多因素作用下，容易出现损伤积累和抗力衰减，从而导致局部裂纹的产生。裂纹尖端的应力集中将会加速局部裂纹扩展，进而发生脆性断裂，严重影响工程结构服役安全。

目前，常用的钢结构局部开裂处置方法有：1、钻孔止裂法，即在裂纹尖端处钻止裂孔；此法能够有效消除裂纹尖端应力集中，但裂纹尖端定位难且此法容易导致裂纹的再生；2、粘贴钢板或纤维增强复合材料补强法，即在钢结构开裂区域粘贴钢板或纤维增强复合材料；此法可以限制裂纹进一步扩展，但无法闭合裂纹，止裂效果有限；3、预应力止裂法，即在钢结构开裂区域施加预应力来闭合裂纹。该方法不仅能够有效闭合钢结构的裂缝，且具有加固原结构、改变原结构的钢度和内力的三重效果，是治理钢结构局部开裂的理想方法之一。

然而，现有预应力止裂方法需要开若干止裂孔，对原结构造成破坏，且在开孔处容易产生应力集中，增加二次开裂的风险；多个预应力独立作用在裂纹两侧，容易造成裂缝闭合受力不均；此外，现有预应力止裂方法难以提高钢结构的裂纹横向刚度，无法有效解决由弯扭造成的开裂问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种钢结构开裂预应力闭合装置及方法，根据开裂长度，在裂缝两侧对称设置滑槽和若干滑动销，驱动张拉锁止机构张紧钢丝绳，带动各滑动销闭合钢结构裂缝。

为了实现上述目的，本发明提供一种钢结构开裂预应力闭合装置，包括：第一导槽、第二导槽、若干滑动销、张拉锁止机构、锚固装置和钢丝绳，其中：

第一导槽和第二导槽对称设置；

所述张拉锁止机构包括锁止机构和张拉机构，锁止机构设置在第一导槽的锁止端，锚固装置设置在第二导槽的张拉端，所述若干滑动销交错设置在第一导槽和第二导槽内；

所述钢丝绳的一端与所述锁止机构连接，并依次绕设在若干滑动销上，将各滑块串联为整体，所述钢丝绳的另一端与所述锚固装置连接；所述张拉机构通过张紧钢丝绳带动各滑动销闭合钢结构裂缝。

作为上述方案的进一步的改进,所述钢结构开裂预应力闭合装置还包括保护罩，所述保护罩罩设在第一导槽和第二导槽上方，用于防止外界有害物质侵蚀止裂装置，使止裂装置提前失效，同时还能够进一步加强钢结构开裂部位局部抗弯性能

作为上述方案的进一步的改进,所述第一导槽包括第一滑槽、第一端部挡块；所述第一端部挡块与第一滑槽端部可拆卸连接，所述第二导槽包括第二滑槽、第二端部挡块，所述第二端部挡块与第二滑槽端部可拆卸连接。

作为上述方案的进一步的改进,所述第一滑槽和第二滑槽的长度均大于局部裂纹长度的八分之一，以改善裂纹尖端的应力集中。

作为上述方案的进一步改进,所述滑动销包括滑动销基座和钢丝导槽，所述滑动销基座为能与第一滑槽、第二滑槽配合的圆柱体，所述圆柱体与第一滑槽、第二滑槽在槽宽和槽深上均设有间隙，以便于在本闭合装置服役期间，荷载作用于不同位置时，滑动销能自适应调整自身的位置与角度，达到闭合裂纹的最佳预应力分布；所述钢丝导槽为径向设有环槽的圆柱体，所述环槽用于容纳钢丝绳。

作为上述方案进一步的改进，所述滑动销成对设置在第一滑槽和第二滑槽内，所述滑动销的数量至少为四个，具体的，根据局部裂纹的长度，选择不同数量的滑动销。

作为上述方案的进一步改进,所述锁止机构包括锁止基座、锁止套筒、锁止导环、限位螺母；所述锁止基座包括锁止基座本体和设置在锁止基座本体上的锁止导柱，所述锁止套筒套设在锁止导柱上，所述限位螺母把合在锁止导柱的顶部，用于限制锁止套筒的位置，所述锁止导环与所述锁止套筒的外侧壁连接，所述钢丝绳的一端与所述锁止导环连接。

作为上述方案的进一步改进,所述锁止基座本体为与第一滑槽配合的长方体，所述锁止基座本体通过螺栓与第一导槽的锁止端可拆卸式连接。

作为上述方案的进一步改进,所述锚固装置包括锚固基座、第一单向轴承、转轴、链轮、链条、锚固限位套筒和第二单向轴承；所述第一单向轴承设置在锚固基座内部，所述转轴自下向上依次与第一单向轴承、链轮、锚固限位套筒、第二单向轴承穿设连接，所述链条绕设在链轮上，且至多包绕链轮外径的二分之一，所述链条的一端与所述链轮的轮齿锚接，所述链条的另一端与所述钢丝绳的另一端连接。所述第一单向轴承和第二单向轴承的设置，使得转轴只能沿单一方向旋转，同时带动设置在转轴上的链轮沿拉紧链条的方向转动，且在单向轴承的反向锁紧机构的作用下锁紧。

作为上述方案的进一步改进,所述锚固装置还包括锚固外壳，所述锚固外壳为顶部具有通孔的中空管体，所述通孔供转轴顶部穿过；所述锚固外壳罩设在第二单向轴承上方，并锚固基座一同通过螺栓与第二滑槽可拆卸式连接；所述第二单向轴承的外槽道与所述锚固外壳周向固定连接。

作为上述方案的进一步改进，所述锚固基座的中部设有与所述第一单向轴承配合连接的槽孔，所述槽孔的内径设有与所述第一单向轴承外槽道配合的止口，用于实现所述第一单向轴承外槽道与锚固基座的周向固定。

作为上述方案的进一步改进,所述链条为带内螺纹套筒的链条，所述钢丝绳的另一端设有带外螺纹套筒，所述钢丝绳的另一端与所述链条的另一端通过外螺纹套筒和内螺纹套筒螺纹连接。

作为上述方案的进一步改进,所述锚固外壳的外侧壁上还设置有锚固导环，所述锚固导环为中空管体，供所述链条带内螺纹套筒端穿过，使得链条与链轮的包绕满足包角的要求。

作为上述方案的进一步改进,所述张拉机构包括张拉底座、第一齿轮轴、第二齿轮轴；所述第一齿轮轴和第二齿轮轴间隔设置在所述张拉底座上，且所述第一齿轮轴与第二齿轮轴相互啮合；所述第二齿轮轴的一端设有与所述转轴配合的转动卡孔。

作为上述方案的进一步改进,所述第二齿轮轴的齿数、模数至少其中一种大于第一齿轮轴的齿数和模数，使得第一齿轮轴转动带动第二齿轮轴转动时，更加省力。

作为上述方案的进一步改进,所述张拉机构还包括加力杆，所述加力杆与所述第一齿轮轴的背离第二齿轮轴的带转动卡孔端套接，从而实现转动加力杆，带动第一齿轮轴转动，第一齿轮轴带动第二齿轮轴转动，第二齿轮轴带动所述转轴转动，所述转轴带动设置在其上的链轮转动，绕设在链轮上的链条带动所述钢丝绳拉紧，实现预应力的施加。

本发明还提供一种钢结构开裂预应力闭合方法，其步骤如下：

S1:将钢结构面板的局部裂纹两侧区域表面清理干净，然后将第一滑槽和第二滑槽沿局部裂纹走向方向，对称固定在局部裂纹的两侧：

S2:安装滑动销、锁止机构、锚固装置和端部挡块：

S21:将若干滑动销分别成对装入第一滑槽和第二滑槽，并将其在第一滑槽和第二滑槽内交错布置；

S22:将锁止机构的锁止基座从第一滑槽的端部放入锁止端，并与第一滑槽的锁止端固定：

S23:将锚固装置的锚固基座从第二滑槽的端部放入张拉端，再将第一单向轴承放置在锚固基座内，再将转轴插入第一单向轴承的内环槽道内，然后依次将链轮、锚固限位套筒和第二单向轴承安装在转轴上，然后将锚固外壳罩设在链轮正上方，同时转动转轴使得链条的内螺纹套筒处于锚固外壳的锚固导环内，再然后将锚固外壳与锚固基座一同与第二滑槽的张拉端固定：

S24:将若干端部挡块分别与第一滑槽和第二滑槽的两端连接；

S3:安装钢丝绳与张拉机构：

S31:先将钢丝绳的一端穿过锁止套筒的锁止导环，再用挤压锚将钢丝绳锚固在锁止导环内，然后将锁止套筒套设在锁止基座的锁止导柱上，并用限位螺母将锁止套筒固定在在锁止基座上。

S32:将钢丝绳依次绕设在各滑动销的钢丝导槽上，通过钢丝绳将各滑动销串联为整体；

S33:先将钢丝绳的另一端穿过带外螺纹的套筒，后用挤压锚将钢丝绳的另一端锚固在带外螺纹的套筒上，再将带外螺纹的套筒旋入锁止机构的内螺纹套筒。

S34:将张拉机构的第二齿轮轴的转动卡孔卡设在转轴的上端，同时将张拉底座与锚固外壳卡接，然后将加力杆安装在第一齿轮轴上。

S4：张拉预应力、拆除张拉机构，安装保护罩：

S41：顺时旋转加力杆，带动第二齿轮轴、锚固装置的转轴和链轮一起转动，绕设在链轮上的链条伴随转动拉紧钢丝绳，实现预应力的施加，至局部裂纹完全闭合；

S42：当张拉完预应力之后，先移出加力杆，再向上移出张拉机构；

S43：将保护罩罩设在第一导槽和第二导槽上方，并通过螺栓把合在第一导槽和第二导槽上。

作为上述方案进一步的改进，所述步骤S1中，将第一滑槽和第二滑槽通过高强钢结构胶或焊接对称固定在局部裂纹的两侧，在本实施例中，采用环氧树脂粘钢胶将第一滑槽和第二滑槽粘结在钢结构面板上，使得第一滑槽和第二滑槽能够全面贴合钢结构面板，从而使得粘结更加牢固，相比较焊接的方式，粘结更加便捷，贴合度好，且不会损伤原有的钢结构。

由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

1、本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置，通过在钢结构局部裂纹两侧对称粘贴第一滑槽和第二滑槽，并在第一滑槽和第二滑槽内设有若干滑动销，在第一滑槽的锁止端设有锁止机构，在第二滑槽的张拉端设有锚固装置，并用钢丝绳将各滑块串联为整体，通过张拉机构带动锚固装置的链轮转动，从而实现与链条连接的钢丝绳的张紧，钢丝绳在张紧的过程中，驱动与之串联的各滑动销实现对局部裂纹的多点预应力施加以闭合裂纹，同时在裂纹闭合的过程中，在各滑动销能自适应调整自身的位置与角度，从而调节作用在局部裂纹两侧的预应力分布，以达到闭合裂纹的最佳的预应力分布状态；同时已修复的钢结构在服役期间，可根据荷载作用位置的不同，在各滑动销自适应移动下是实现多点预应力的协同工作，保证裂纹闭合的有效性，滑动销的设置可根据受力调整位置与角度，避免应力集中，裂缝闭合效果好且受力均匀。

2、本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置，第一滑槽和第二滑槽通过高强钢结构胶或焊接与钢结构面板大面积贴合，尤其是通过高强钢结构胶粘结的方式实现与钢结构面板的全面贴合，可避免出现单个预应力作用下的局部应力集中现象，同时还可以降低裂纹尖端的循环应力幅值，且所述第一滑槽和第二滑槽的长度均大于局部裂纹长度的八分之一，可减缓裂纹尖端的严重的应力集中，同时滑动销的数量也能够根据局部裂纹的长度情况进行增加或减少，使得局部裂纹闭合的过程中，实现多点预应力的协同工作，使得本发明兼具粘贴补强法降低开裂钢结构局部应力，预应力止裂法能够闭合裂缝的优点。

3、本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置，张拉机构通过第一齿轮轴带动第二齿轮轴，且第二齿轮轴的齿数、模数至少其中一种大于第一齿轮轴的齿数和模数，使得第一齿轮轴转动带动第二齿轮轴转动再带动转轴转动实现钢丝绳的张紧，达到小齿轮带动大齿轮的效果，操作更加省力。

4、本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置，第一单向轴承和第二单向轴承的设置，使得转轴只能沿单一方向旋转，同时带动设置在转轴上的链轮只能沿拉紧链条的方向转动，张拉完成后，在单向轴承的反向锁紧机构的作用下锁紧，解决了传统锚具预应力锚固精度低的问题；尤其当作用在局部裂纹两侧的预应力出现松弛等其他因素需调整预加应力时，只需要再次安装张拉机构，再次拉紧钢丝绳，对局部裂纹再次施加预应力以闭合裂纹，实现了预应力的精细调节。

5、本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置，在本装置外部设置了保护罩，防止外界有害物质侵蚀本装置，提高了本装置的耐久性。同时将本装置形成了整体，进一步加强局部抗弯性能。

6、本发明的一种钢结构开裂预应力闭合方法，在裂纹的两侧对称粘贴第一滑槽和第二滑槽，既能够降低裂纹尖端的循环应力幅值，同时在第一滑槽和第二滑槽内分别设有被张拉钢丝绳驱动的滑动销，当荷载作用于开裂钢结构不同位置时，各滑动销在第一滑槽或第二滑槽内滑动可调整自身的位置与角度，以达到最佳的预应力分布状态，实现裂纹的有效闭合；同时本闭合方法，操作简单，无需借助千斤顶即可施加预应力，操作方便，调整精度非常高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置立体示意图；

图2为本发明的一种钢结构开裂预应力闭合装置未安装保护罩的示意图；

图3为本发明的第一导槽和第二导槽的在钢结构面板的局部裂纹布置的爆炸图；

图4为本发明的滑动销立体示意图；

图5为本发明的钢丝绳在锁止机构的立体示意图；

图6为本发明的锁止机构的爆炸示意图；

图7为本发明的锚固装置内部立体示意图；

图8为本发明的锚固装置的爆炸示意图；

图9为本发明的锚固装置与钢丝绳连接的爆炸示意图；

图10为本发明的张拉机构的内部立体示意图1；

图11为本发明的张拉机构的内部立体示意图2；

图12为本发明的张拉机构的爆炸示意图；

附图标记如下：

1	第一导槽	52	第一单向轴承
				11	锁止端	53	转轴
12	第一滑槽	54	链轮
				13	第一端部挡块	55	链条
2	第二导槽	551	内螺纹套筒
				21	张拉端	56	锚固限位套筒
22	第二滑槽	57	锚固外壳
				23	第二端部挡块	571	锚固导环
3	滑动销	58	第二单向轴承
				31	滑块基座	6	钢丝绳
32	钢丝导槽	7	张拉机构
				4	锁止机构	71	张拉底座
41	锁止基座	72	第一齿轮轴
				411	锁止基座本体	73	第二齿轮轴
412	锁止导柱	731	转动卡孔
				42	锁止套筒	74	加力杆
43	锁止导环	75	张拉罩
				44	限位螺母	8	保护罩
5	锚固装置	9	外螺纹套筒
				51	锚固基座	A	钢结构面板
		B	挤压锚

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如第一、第二、上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以下面结合附图以对本发明作进一步描述:

实施例1：

参照图1-12，本发明提供一种钢结构开裂预应力闭合装置，包括：第一导槽1、第二导槽2、若干滑动销3、张拉锁止机构、锚固装置5和钢丝绳6，其中：

第一导槽1和第二导槽2对称设置；

所述张拉锁止机构包括锁止机构4和张拉机构7，锁止机构4设置在第一导槽1的锁止端11，锚固装置5设置在第二导槽2的张拉端21，所述若干滑动销3交错设置在第一导槽1和第二导槽2内；

钢丝绳6的一端与所述锁止机构4连接，并依次绕设在交错设置在第一导槽1和第二导槽2内的若干滑动销3上，将各滑块串联为整体，钢丝绳6另一端与所述锚固装置5连接；锚固装置5的上方可拆卸连接有张拉机构7，张拉机构7用于通过张紧钢丝绳6给局部裂纹施加预应力以闭合裂纹。本实施例通过在钢结构局部裂纹两侧对称粘贴第一导槽和第二导槽2，并在第一导槽和第二导槽2内设有滑动销3，在第一导槽的锁止端11设有锁止机构4，在第二导槽2的张拉端21设有锚固装置5，并用钢丝绳6将各滑块串联为整体，通过张拉机构7带动锚固装置5的链轮54转动，从而实现与链条55连接的钢丝绳6的张紧，钢丝绳6在张紧的过程中，带动若干滑动销3移动以实现对局部裂纹的多点预应力施加；且在本闭合装置服役期间，荷载作用于不同位置时，各滑动销3能自适应调整自身的位置与角度，从而自适应调节作用在局部裂纹的预应力分布，以达到最佳的预应力分布状态；本钢结构开裂预应力闭合装置，结构简单，便于加工制造，同时随着钢结构服役时间的增加，当再次出现裂纹或者有裂纹扩展趋势时，能够反复使用并再次修复裂纹。在实际应用中，需要将第一导槽1和第二导槽2沿着局部裂纹开裂的方向对称固定在局部裂纹的两侧，在本实施例中，第一导槽1和第二导槽2通过高强钢结构胶对称固定在局部裂纹的两侧，具体的采用环氧树脂粘钢胶将第一导槽和第二导槽2粘结在钢结构面板A上，使得第一导槽1和第二导槽2能够全面贴合钢结构面板A，从而使得粘结更加牢固，与传统的焊接的实施方式，高强钢结构胶粘结更加便捷，贴合度更好，且不会损伤原有的钢结构。上述的设置，使得本发明兼具粘贴补强法降低开裂钢结构局部应力，预应力止裂法能够闭合裂缝的优点。同时，滑动销可根据受力调整位置与角度，避免应力集中，裂缝闭合效果好且受力均匀。此外，无需借助千斤顶即可施加预应力，操作方便，调整精度非常高，在钢板开裂维修加固领域具有广泛的应用。

作为优选的实施例，锁止端11和张拉端21分别设置在第一导槽1和第二导槽2的对角上，这样的设置，便于钢丝绳6的缠绕和拉紧，且在拉紧的时候受力更加均匀。

作为优选的实施例，钢丝绳6为高强度钢丝绳6，在绕设滑动销3的时候，依次呈Z字型绕设在交错设置在第一导槽1、第二导槽2内的滑动销3上，Z字型的绕设使得动滑槽依次串联成整体，在钢丝绳6拉紧的过程中，受力均匀，有利于滑动销3的自适应调节，从而自适应调节作用在局部裂纹上的预应力分布。

作为优选的实施例，参照图1，所述钢结构开裂预应力闭合装置还包括保护罩8，保护罩8罩设在第一导槽1和第二导槽2上方，用于防止外界有害物质侵蚀止裂装置，以提高本装置的使用寿命；同时保护罩还可进一步加强局部抗弯性能。

作为优选的实施例，参照图3，第一导槽1包括第一滑槽12、第一端部挡块13；所述第一端部挡块13与第一滑槽12端部可拆卸连接，所述第二导槽2包括第二滑槽22、第二端部挡块23，所述第二端部挡块23与第二滑槽22端部可拆卸连接，第一导槽1和第二导槽2具有相同的结构，且第一滑槽12和第二滑槽22的空腔截面为倒T型，在某些实施例中，第一滑槽12和第二滑槽22的空腔截面也可采用燕尾槽式，在本实施例中，第一滑槽12和第二滑槽22的空腔截面为倒T型；第一端部挡块13或第二端部挡块23与第一滑槽12或第二滑槽22的可拆卸连接，便于滑动销3的安装。

作为优选的实施例，第一滑槽12和第二滑槽22的长度均大于局部裂纹长度的八分之一，以改善裂纹尖端的应力集中。

作为优选的实施例，参照图4，为了便于滑动销3的自适应调节和钢丝绳6的缠绕，滑动销3包括滑动销基座31和钢丝导槽32，滑动销基座31为能与第一滑槽12、第二滑槽22配合的圆柱体，所述圆柱体与第一滑槽12、第二滑槽22在槽宽和槽深上均设有间隙，以便于当荷载作用于不同位置时，滑动销3能自适应调整自身的位置与角度，达到闭合裂纹的最佳预应力分布；所述钢丝导槽32为径向设有环槽的圆柱体，所述环槽用于容纳钢丝绳6。

作为优选的实施例，滑动销3成对设置在第一滑槽12和第二滑槽22内，滑动销3的数量至少为四个，具体的，根据局部裂纹的长度，选择不同数量的滑动销3，在本实施例中，滑动销3的数量为6个，第一滑槽内设置3个，第二滑槽内设置3个，且在交错布置在裂纹的两侧。

作为优选的实施例，参照图5和图6，锁止机构4包括锁止基座41、锁止套筒42、锁止导环43、限位螺母44；锁止基座41包括锁止基座本体411和设置在锁止基座本体411上的锁止导柱412，锁止套筒42套设在锁止导柱412上，限位螺母44把合在锁止导柱412的顶部，用于限制锁止套筒42的位置，锁止导环43与所述锁止套筒42的外侧壁连接，钢丝绳6的一端与所述锁止导环43通过挤压锚B连接。钢丝绳6在闭合局部裂纹的张紧的过程中，随着裂纹的逐步闭合，钢丝绳6的位置也随之发生变化，而锁止套筒42与锁止导柱412的套设连接，使得与钢丝绳6连接锁止导环43能够带动锁止套筒42绕锁止导柱412转动，从而自适应调节钢丝绳6的绳头位置，以确保局部裂纹的闭合有效性。

作为优选的实施例，锁止基座本体411为与第一滑槽12配合的长方体，锁止基座本体411通过螺栓与第一导槽1的锁止端11可拆卸式连接。

作为优选的实施例，参照图7和图8，锚固装置5包括锚固基座51、第一单向轴承52、转轴53、链轮54、链条55、锚固限位套筒56和第二单向轴承58；第一单向轴承52设置在锚固基座51内部，转轴53自下向上依次与第一单向轴承52、链轮54、锚固限位套筒56和第二单向轴承58穿设连接，链条55绕设在链轮54上，且至多包绕链轮54外径的二分之一，链条55的一端与所述链轮54的轮齿锚接，链条55的另一端与钢丝绳6的另一端连接。第一单向轴承52和第二单向轴承58的设置，使得转轴53只能沿单一方向旋转，同时带动设置在转轴53上的链轮54沿拉紧链条55的方向转动，且在单向轴承的反向锁紧机构的作用下锁紧，尤其当作用在局部裂纹预应力出现松弛等其他因素需调整预加应力时，只需要再次安装张拉机构，再次拉紧钢丝绳，对局部裂纹再次施加预应力以闭合裂纹，实现了预应力的精细调节并且解决了传统锚具预应力锚固精度低的问题。链轮上方和下方分别设置有第二单向轴承和第一单向轴承，为链轮54的转动提供稳固支撑。

作为优选的实施例，参照图8，锚固基座51的中部设有与第一单向轴承52配合连接的槽孔，槽孔的内径设有与第一单向轴承52外槽道配合的止口，用于实现所述第一单向轴承52外槽道与锚固基座51的周向固定。所述止口至少为一个，在本实施例中，所述止口的数量为四个，均布在槽孔内径上，对应地，素数第一单向轴承52外槽道上也设置有四个与止口配合的凸起，以便于实现对第一单向轴承52的周向约束。

作为优选的实施例，参照图9，链条55为带内螺纹套筒551的链条55，钢丝绳6的另一端设有带外螺纹套筒9，钢丝绳6的另一端与所述链条55的另一端通过外螺纹套筒9和内螺纹套筒551螺纹连接。钢丝绳6的另一端与链条55的另一端通过螺纹的方式连接，连接结构简单，且受力均匀，有利于对局部裂纹施加预应力。

作为优选的实施例，参照图7，锚固外壳57的外侧壁上还设置有锚固导环571，锚固导环571为中空管体，供所述链条55带内螺纹套筒551端穿过，使得链条55与链轮54的包绕满足包角的要求,不至于在钢丝绳6未张紧状态下，链条55从链轮54轮齿上脱落。

作为优选的实施例，参照图10、图11和图12，张拉机构7包括张拉底座71、第一齿轮轴72、第二齿轮轴73；所述第一齿轮轴72和第二齿轮轴73间隔设置在所述张拉底座71上，且所述第一齿轮轴72与第二齿轮轴73相互啮合；所述第二齿轮轴73的一端设有与所述转轴53配合的转动卡孔731。

作为优选的实施例，第二齿轮轴73的齿数、模数至少其中一种大于第一齿轮轴72的齿数和模数，使得第一齿轮轴72转动带动第二齿轮轴73转动再带动转轴53转动实现钢丝绳6的张紧时，更加省力。

作为优选的实施例，张拉机构7还包括加力杆74，所述加力杆74与所述第一齿轮轴72的背离第二齿轮轴73的带转动卡孔731端套接，从而实现转动加力杆74，带动第一齿轮轴72转动，第一齿轮轴72带动第二齿轮轴73转动，第二齿轮轴73带动所述转轴53转动，所述转轴53带动设置在其上的链轮54转动，绕设在链轮54上的链条55带动所述钢丝绳6拉紧，实现预应力的增加。

作为优选的实施例，为了给第一齿轮轴72和第二齿轮轴73提供洁净的运行环境，所述张拉机构7的上部还设置有张拉罩75。

实施例2：

本发明还提供一种钢结构开裂预应力闭合方法，其步骤如下：

S1:将钢结构面板A的局部裂纹两侧区域表面清理干净，然后将第一滑槽12和第二滑槽22沿局部裂纹走向方向，对称固定在局部裂纹的两侧：

S2:安装滑动销3、锁止机构4、锚固装置5和端部挡块：

S21:将若干滑动销3分别成对装入第一滑槽12和第二滑槽22，并将其在第一滑槽12和第二滑槽22内交错布置；

S22:将锁止机构4的锁止基座41从第一滑槽12的端部放入锁止端11，并与第一滑槽12的锁止端11固定：

S23:将锚固装置5的锚固基座51从第二滑槽22的端部放入张拉端21，然后将第一单向轴承52放置在锚固基座51内，再将转轴53插入第一单向轴承52的内环槽道内，然后依次将链轮54、锚固限位套筒56和第二单向轴承58安装在转轴53上，然后将锚固外壳57罩设在链轮54正上方，同时转动转轴53使得链条55的内螺纹套筒551处于锚固外壳57的锚固导环571内，再然后将锚固外壳57和锚固基座51一同通过螺栓与第二滑槽22的张拉端21固定：第一单向轴承52和第二单向轴承58的设置，使得钢丝绳6在拉紧给局部裂纹施加预应力的时候，链轮54上下均具有支撑，使得链条55的受力更均匀，从而带动钢丝绳6的张拉受力也更加均匀，最终使得施加在局部裂纹的预应力也较均匀，保证了局部裂纹的闭合有效性；

S24:将若干端部挡块分别与第一滑槽12和第二滑槽22的两端连接；

S3:安装钢丝绳6与张拉机构7：

S31:先将钢丝绳6的一端穿过锁止套筒42的锁止导环43，再用挤压锚B将钢丝绳6锚固在锁止导环43内，然后将锁止套筒42套设在锁止基座41的锁止导柱412上，并用限位螺母44将锁止套筒42固定在在锁止基座41上。

S32:将钢丝绳6依次呈Z字型绕设在各滑动销3的钢丝导槽32上，通过钢丝绳6将各滑动销3串联为整体；

S33:先将钢丝绳6的另一端穿过带外螺纹的套筒，后用挤压锚B将钢丝绳6的另一端锚固在带外螺纹的套筒上，再将带外螺纹的套筒旋入锁止机构4的内螺纹套筒551。

S34:将张拉机构7的第二齿轮轴73的转动卡孔731卡设在转轴53的上端，同时将张拉底座71与锚固外壳57卡接，然后将加力杆74安装在第一齿轮轴72上。

S4：张拉预应力、拆除张拉机构7，安装保护罩8：

S41：顺时旋转加力杆74，带动第二齿轮轴73、锚固装置5的转轴53和链轮54一起转动，绕设在链轮54上的链条55伴随转动拉紧钢丝绳6，实现预应力的施加，至局部裂纹完全闭合；

S42：当张拉完预应力之后，先移出加力杆74，再向上移出张拉机构7；

S43：将保护罩8罩设在第一导槽1和第二导槽2上方，并通过螺栓把合在第一导槽1和第二导槽2上。

本钢结构开裂预应力闭合方法，操作简单，无需借助千斤顶即可施加预应力，操作方便，调整精度非常高，只需要加力杆74便可完成自适应调节的钢结构局部裂纹的修复。

作为优选的实施例，所述步骤S1中，将第一滑槽12和第二滑槽22通过高强钢结构胶或焊接对称固定在局部裂纹的两侧，在本实施例中，采用环氧树脂粘钢胶将第一滑槽12和第二滑槽22粘结在钢结构面板A上，使得第一滑槽12和第二滑槽22能够全面贴合钢结构面板A，从而使得粘结更加牢固，相比较焊接的方式，粘结更加便捷，贴合度好，且不会损伤原有的钢结构；

在粘结第一滑槽12和第二滑槽22前对粘接面进行打磨去除表面浮浆及松散层,露出新面并用空压机吹除粉尘，然后用丙酮除去污物，如果钢板表面出现除锈，可用喷砂、砂布或钢丝刷等进行打磨抛光，直到出现金属光泽为止。

本裂纹闭合方法，在裂纹的两侧对称粘贴第一滑槽12和第二滑槽22，既能够降低裂纹尖端的循环应力幅值，同时在第一滑槽12和第二滑槽22内分别设置有被张拉钢丝绳6驱动的滑动销3，又能够在修复好的钢结构服役期间，荷载作用于不同位置时，各滑动销3能自适应调整自身的位置与角度，从而自适应调节作用在局部裂纹的预应力分布，以达到最佳的预应力分布状态，实现裂纹的有效闭合。

需要说明的是，在钢丝绳6与锁止机构4连接的时候，需要先将钢丝绳6穿过锁止机构4的锁止套筒42的锁止导环43内，再用挤压锚B将钢丝绳6锚接在锁止导环43内，再将锁止套筒42套设在锁止基座41上，并拧紧锁止限位螺母44，即完成钢丝绳6在锁止机构4的锚接；在钢丝绳6与锚固装置5连接的时候，先用挤压锚B将钢丝绳6锚固在带外螺纹套筒9内，再将外螺纹套筒9旋入锚固装置5的链条55的内螺纹套筒551内，即完成钢丝绳6在锚固装置5的连接。

以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，包括：第一导槽、第二导槽、若干滑动销、张拉锁止机构、锚固装置和钢丝绳，其中：

第一导槽和第二导槽对称设置；

所述张拉锁止机构包括锁止机构和张拉机构，锁止机构设置在第一导槽的锁止端，锚固装置设置在第二导槽的张拉端，所述若干滑动销交错设置在第一导槽和第二导槽内；

所述钢丝绳的一端与所述锁止机构连接，并依次绕设在若干滑动销上，将各滑块串联为整体，另一端与所述锚固装置连接；所述张拉机构通过张紧钢丝绳带动各滑动销闭合钢结构裂缝。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述第一导槽包括第一滑槽，所述第二导槽包括第二滑槽，且所述第一滑槽和第二滑槽的长度均大于局部裂纹长度的八分之一。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述滑动销包括滑动销基座和钢丝导槽，所述滑动销基座与第一滑槽、第二滑槽在槽宽和槽深上均设有间隙；所述钢丝导槽为径向设有环槽的圆柱体，所述环槽用于容纳钢丝绳。

4.根据权利要求3所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述滑动销成对设置在第一滑槽和第二滑槽内，且所述滑动销的数量至少为四个。

5.根据权利要求1或2所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述锁止机构包括锁止基座、锁止套筒、锁止导环、限位螺母；所述锁止基座包括锁止基座本体和设置在锁止基座本体上的锁止导柱，所述锁止套筒套设在锁止导柱上，所述限位螺母把合在锁止导柱的顶部，所述锁止导环与所述锁止套筒的外侧壁连接，所述钢丝绳的一端与所述锁止导环连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述锚固装置包括锚固基座、第一单向轴承、转轴、链轮、链条、锚固限位套筒和第二单向轴承；所述第一单向轴承设置在锚固基座内部，所述转轴自下向上依次与第一单向轴承、链轮、锚固限位套筒和第二单向轴承穿设连接，所述链条绕设在链轮上，且至多包绕链轮外径的二分之一，所述链条的一端与所述链轮的轮齿锚接，所述链条的另一端与所述钢丝绳的另一端连接。

7.根据权利要求6所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述锚固装置还包括锚固外壳，所述锚固外壳为顶部具有通孔的中空管体，所述通孔供转轴顶部穿过；所述锚固外壳罩设在第二单向轴承上方，并锚固基座一同与第二滑槽可拆卸式连接；所述第二单向轴承的外槽道与所述锚固外壳周向固定连接。

8.根据权利要求1或2所述的一种钢结构开裂预应力闭合装置，其特征在于，所述张拉机构包括张拉底座、第一齿轮轴、第二齿轮轴；所述第一齿轮轴和第二齿轮轴间隔设置在所述张拉底座上，所述第一齿轮轴与第二齿轮轴相互啮合，且所述第二齿轮轴的齿数、模数至少其中一种大于第一齿轮轴的齿数和模数；所述第二齿轮轴的一端设有与所述转轴配合的转动卡孔。

9.一种钢结构开裂预应力闭合方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:将钢结构面板的局部裂纹两侧区域表面清理干净，然后将第一滑槽和第二滑槽沿局部裂纹走向方向，对称固定在局部裂纹的两侧；

S2:安装滑动销、锁止机构、锚固装置和端部挡块；

S21:将若干滑动销成对分别装入第一滑槽和第二滑槽，并将其在第一滑槽和第二滑槽内交错布置；

S22:将锁止机构与第一滑槽的锁止端固定；

S23:将锚固装置与第二滑槽的张拉端固定；

S24:将若干端部挡块分别与第一滑槽和第二滑槽的两端连接；

S3:安装钢丝绳与张拉机构：

S31:将钢丝绳的一端与锁止机构连接；

S32:将钢丝绳依次绕设在各滑动销的钢丝导槽上，使得各滑动销串联为整体；

S33:将钢丝绳的另一端与锚固装置连接；

S34:将张拉机构与锚固装置的转轴连接，同时将张拉机构的张拉底座与锚固装置的锚固外壳卡接，然后将加力杆安装在第一齿轮轴上；

S4：张拉预应力、拆除张拉机构；

S41：顺时针旋转加力杆，带动张拉机构的第二齿轮轴、锚固装置的转轴和链轮一起转动，绕设在链轮上的链条伴随转动拉紧钢丝绳，张拉的钢丝绳驱动各滑动销调整其自身的位置和角度，从而自适应调节对局部裂纹的预应力施加，至局部裂纹完全闭合；

S42：当张拉完预应力后，先移出加力杆，再向上移出张拉机构；

S43：将保护罩罩设在第一导槽和第二导槽上方，并用螺栓固定。

10.根据权利要求9所述的一种钢结构开裂预应力闭合方法，其特征在于，所述步骤S1中，将第一滑槽和第二滑槽通过高强钢结构胶或焊接对称固定在局部裂纹的两侧。

Images