CN112594332A - 一种张拉可控的绳索连接装置及设计方法 - Google Patents

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邵晨曦
纪泓言
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    • F16G11/12—Connections or attachments, e.g. turnbuckles, adapted for straining of cables, ropes, or wire
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Abstract

本发明公开了一种张拉可控的绳索连接装置，包括连接板、金属扣、绳索和螺栓，所述连接板通过绳孔安装于绳索，所述绳索的两端均设有环形索，所述环形索的直径大于绳孔的直径，所述金属扣安装于环形索，两块所述连接板靠近环形索的一面通过螺栓连接。本发明可以实现随时解开、闭合环形SMA索，可以解决现场压制索接头时的操作空间不足问题；张拉应力可控性好，通过对螺母的收紧实现SMA索的预张拉，控制效果较准确；连接稳定性好，索的接头采用压力机压制，稳定可靠，张拉过程中在连接点SMA索不会产生相对滑动。

Description

一种张拉可控的绳索连接装置及设计方法
技术领域
本发明涉及土木工程的连接方式领域，尤其涉及一种张拉可控的绳索连接装置及设计方法。
背景技术
形状记忆合金(SMA)作为一种新型智能材料，具有大应变、变形可恢复、额外耗能、抗疲劳、抗腐蚀性能好等优点。形状记忆合金构件的抗拉性能较好，但抗剪和抗弯性能差。形状记忆合金棒材和板材可以通过栓接方法连接。但是，目前对形状记忆合金丝和形状记忆合金索尚无稳定可靠的连接方法。
容易滑脱，并且张拉力不可控。形状记忆合金索抗剪性能差，并且受挤压的情况下索体积变小，容易滑脱。在索内张力逐渐增大至某一值时，形状记忆合金索总是滑动脱开。这是由于形状记忆合金索受拉挤紧后，索截面变小所致。并且由于索扣连接法容易受张拉力影响，造成其不易被张拉。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的绳索连接处容易滑动脱落的技术问题，提供了一种张拉可控的绳索连接装置及设计方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种张拉可控的绳索连接装置，包括连接板、金属扣、绳索和螺栓，所述连接板通过绳孔安装于所述绳索，所述绳索的两端均设有环形索，所述环形索的直径大于绳孔的直径，所述金属扣安装于所述环形索，两块所述连接板靠近所述环形索的一面通过螺栓连接。
更优的选择，所述绳索包括钢丝绳或形状记忆合金索。
更优的选择，所述金属扣包括铝扣或者钢扣。
更优的选择，所述螺栓的数量大于1。
一种张拉可控的绳索连接装置的设计方法，包括以下步骤：
S1、根据绳索的最大受力计算得出螺栓的尺寸和螺栓数量；
S2、根据所述螺栓的尺寸和所述螺栓的数量，得出连接板的长度和所述连接板的宽度，然后通过计算得到所述连接板的最小厚度，最后选择符合要求尺寸的板材；
S3、根据所述螺栓的尺寸、所述螺栓的数量和所述绳索的尺寸，对所述板材进行打螺孔和绳孔，得到所述连接板；
S4、将所述绳索穿过两块所述连接板的绳孔，再将所述绳索的两端制成环形索，最后采用压力机将金属扣安装在所述环形索；
S5、将所述绳索安装于支座，并将两块所述连接板靠近环形索的一面通过所述螺栓连接；
S6、通过应变计算，调节螺母收紧的距离从而控制所述绳索的施加预应力。
更优的选择，所述步骤S1中的绳索包括钢丝绳或形状记忆合金索。
更优的选择，所述步骤S1中的螺栓的数量大于1。
更优的选择，所述步骤S4中的金属扣包括铝扣或者钢扣。
本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：
1、本发明通过连接板、金属扣、绳索和螺栓，可以实现随时解开、闭合环形形状记忆合金索，可以解决现场压制索接头时的操作空间不足问题；张拉应力可控性好，通过对螺母的收紧实现形状记忆合金索的预张拉，控制效果较准确；连接稳定性好，索的接头采用压力机压制，稳定可靠，张拉过程中在连接点形状记忆合金索不会产生相对滑动。
附图说明
图1是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的示意图；
图2是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的正视图；
图3是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的后视图；
图4是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的俯视图；
图5是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的绳索及连接板的示意图；
图6是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的连接板(2个螺孔)示意图；
图7是本发明的一种张拉可控的绳索连接装置的连接板(4个螺孔)示意图；
附图中各部件的标记：1、连接板；11、螺孔；12、绳孔；2、绳索；21、金属扣；22、环形索；3、螺丝；4、螺母；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述,实施例不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例一
如图1-5所示，一种张拉可控的绳索连接装置，包括两个连接板1、两个金属扣21、绳索2和三个螺栓(包括三个螺丝3和三个螺母4)，两个连接板1上设有一个绳孔12和三个螺丝3孔，三个螺丝3孔分别布置在绳孔12的四周，绳索2穿过两个连接板1的绳孔12，绳索2的两端经过对折后形成环形索22，再经过压力机将铝扣压在环形索22上，环形索22的直径大于绳孔12的直径，作为限制环形索22穿过绳孔12。绳索2绕支座一圈后，两块连接板1靠近环形索22的一面通过三个螺栓连接。
连接板1用于限制和连接绳索2的两端，连接板1采用Q235级钢板制成，连接板1的尺寸可以根据螺栓的数量和尺寸、绳索2的尺寸计算所得；金属扣21为铝扣，耐腐蚀和质量轻的优点；环形索22为了增大绳索2的直径，可以达到防止绳索2滑动脱开的作用；绳索2为钢丝绳，价格便宜，用于安装于支座上，起到限制张拉的作用；螺栓的数量为3个，可以根据受力情况选择不同型号的螺栓和增加或减少螺栓的数量。
一种张拉可控的绳索连接装置的设计方法，包括以下步骤：
S1、根据绳索2的最大受力计算得出螺栓的尺寸和螺栓数量；
计算参考公式为：
Figure BDA0002863278870000041
式中σ1为绳索2的最大设计应力；S1为绳索2的截面面积；σ2为螺栓的最大设计应力，S2为螺栓的截面面积；n为螺栓的数量。
S2、根据螺栓的数量和螺栓的尺寸确定连接板1的长度和连接板1的宽度，根据有限元软件计算得出连接板1的最小厚度，最后选择符合要求尺寸的板材；
S3、根据螺栓的数量、螺栓的尺寸、绳索2的尺寸对板材进行激光打孔，得到带有螺孔11和绳孔12的连接板1；
S4、将绳索2穿过两块连接板1的绳孔12，再将绳索2的两端制成环形索22，最后采用压力机将金属扣21安装在环形索22；
S5、将绳索2环绕一圈地安装于支座，并将两块连接板1靠近环形索22的一面采用螺栓连接；
S6、通过应变计算，调节螺母4收紧的距离从而控制绳索2的施加预应力。
计算参考公式为：
Figure BDA0002863278870000051
式中E为所选绳索2的弹性模量，S为螺母4收紧的距离,Ls为绳索2的长度，σp为所施加的预应力。
实施例二
本实施例中除了以下技术特征外，其他技术特征与实施例一的相同：
本实施例中的绳索2采用形状记忆合金索代替钢丝绳，形状记忆合金具有超强的恢复能力。
本实施例中的金属扣21采用钢扣代替铝扣，钢扣的强度更加高。
如图6所示，本实施例中的连接板1上的螺孔11数量由两个代替三个，外形采用长方形代替三角形。
本实施例中的一种张拉可控的绳索2连接装置的设计方法的步骤S2的公式为
Figure BDA0002863278870000052
式中σ为连接板1的截面正应力；R为螺丝3的半径；r为绳索2的半径；L为连接板1的长度；b为连接板1的宽度；t为连接板1的厚度；L2为螺孔11与绳孔12之间的距离；S2为螺栓的截面面积。
实施例三
本实施例中除了以下技术特征外，其他技术特征与实施例一的相同：
如图7所示，本实施例中的连接板1的螺孔11数量由四个代替三个，外形采用正方形代替三角形。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种张拉可控的绳索连接装置，其特征在于，包括连接板、金属扣、绳索和螺栓，所述连接板通过绳孔安装于所述绳索，所述绳索的两端均设有环形索，所述环形索的直径大于绳孔的直径，所述金属扣安装于所述环形索，两块所述连接板靠近所述环形索的一面通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种张拉可控的绳索连接装置，其特征在于，所述绳索包括钢丝绳或形状记忆合金索。
3.根据权利要求1所述的一种张拉可控的绳索连接装置，其特征在于，所述金属扣包括铝扣或者钢扣。
4.根据权利要求1所述的一种张拉可控的绳索连接装置，其特征在于，所述螺栓的数量大于1。
5.一种张拉可控的绳索连接装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据绳索的最大受力计算得出螺栓的尺寸和螺栓数量；
S2、根据所述螺栓的尺寸和所述螺栓的数量，得出连接板的长度和所述连接板的宽度，然后通过计算得到所述连接板的最小厚度，最后选择符合要求尺寸的板材；
S3、根据所述螺栓的尺寸、所述螺栓的数量和所述绳索的尺寸，对所述板材进行打螺孔和绳孔，得到所述连接板；
S4、将所述绳索穿过两块所述连接板的绳孔，再将所述绳索的两端制成环形索，最后采用压力机将金属扣安装在所述环形索；
S5、将所述绳索安装于支座，并将两块所述连接板靠近环形索的一面通过所述螺栓连接；
S6、通过应变计算，调节螺母收紧的距离从而控制所述绳索的施加预应力。
6.根据权利要求5所述的一种张拉可控的绳索连接装置的设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的绳索包括钢丝绳或形状记忆合金索。
7.根据权利要求5所述的一种张拉可控的绳索连接装置的设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的螺栓的数量大于1。
8.根据权利要求5所述的一种张拉可控的绳索连接装置的设计方法，其特征在于，所述步骤S4中的金属扣包括铝扣或者钢扣。
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