CN114319880A - 预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法及系统，用于预应力筋张拉锚固系统。本发明通过搭建试验台进行张拉试验，并制作限位空间长度逐渐递增的多个张拉限位装置，获得不同限位空间长度的张拉限位装置的锚口摩阻损失率η，以此绘制不同限位空间长度与锚口摩阻损失率的拟合曲线，拟合曲线的拐点为最佳限位空间长度。采用本发明的最佳限位空间的张拉限位装置，能够将张拉锚口摩阻损失、预应力筋回缩损失降到最低，两种损失达到共同平衡的状态，以此保证张拉限位装置与预应力筋张拉锚固系统的匹配性，从而减少预应力损失，保证工程质量，为实际工程使用提供参考意义。
Description
技术领域
本发明属于预应力技术领域，具体涉及预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法及系统。
背景技术
预应力技术在我国经过了近百年的发展，其张拉工艺研究一直处于热潮，深受广大研究人员的追捧，但暂未做出突破性研究成果。一直以来，预应力张拉时必须配套限位装置，目的是保证有足够的限位空间为能让工作夹片与预应力筋之间产生相对滑移（保证工作夹片有一定的后退空间），进而实现预应力张拉。
常见的张拉千斤顶及限位装置分为两种，一种是多孔锚张拉所用的大吨位千斤及配套的限位板，另一种是单孔锚张拉所用的小吨位前卡式千斤顶及内置限位槽装置，无论是哪种限位装置的限位空间（工作夹片的回退空间）都是恒定的。张拉到设计张拉控制力后，随着千斤顶张拉力逐步卸载，具有自锚功能的工作夹片会随着体内预应力筋的预应力反作用下，使得工作夹片锁定，预应力筋与工作夹片回缩一定长度才能被锁住,回缩量长度会造成张拉预应力的损失。
然而，限位装置的限位空间有严格的匹配性要求，不合适的话，将直接影响预应力施工质量。限位空间过小，会使工作夹片不能充分扩张，而使工作夹片与预应力筋之间产生较大摩擦力，锚口摩阻损失增加，预应力得不到有效传递；限位空间过大，在一定程度上降低了锚口摩阻损失，但是张拉锚固时预应力筋则会产生较大回缩量，回缩损失增大。故，限位空间必须保持一个合理的空间。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法。发明的第二个目的是提供一种用于前述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法的系统。
为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，包括如下步骤：
S1、搭建试验台，试验台包括贯穿预应力构件设置的预应力筋，预应力筋的两端均延伸至预应力构件外，预应力筋的第一端具有对预应力筋进行锁止的锁止装置，预应力筋的第二端具有沿预应力筋轴线方向设置的第一测力传感器、与第一测力传感器抵接的锚具、嵌于锚具中的工作夹片、与锚具抵接的张拉限位装置、与张拉限位装置抵接的第二测力传感器、以及用于张拉预应力筋的张拉千斤顶，张拉千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接；
其中，张拉限位装置具有供工作夹片后退的限位空间，并制作限位空间长度逐渐递增的多个张拉限位装置；
S2、张拉千斤顶工作，对预应力筋进行张拉，张拉至控制力值，第二测力传感器测量的力值为N2，第一测力传感器的力值为N1，计算锚口摩阻损失率η，η=（N2-N1）/N2；
S3、更换不同限位空间长度的张拉限位装置，重复步骤S2，计算该限位空间长度对应的锚口摩阻损失率η；
S4、数据分析处理，将所试验的张拉限位装置的不同限位空间长度与锚口摩阻损失率进行拟合得到拟合曲线，拟合曲线的拐点为最佳限位空间长度。
上述技术方案中，通过搭建试验台进行张拉试验，并制作限位空间长度逐渐递增的多个张拉限位装置，获得不同限位空间长度的张拉限位装置的锚口摩阻损失率η，以此绘制不同限位空间长度与锚口摩阻损失率的拟合曲线，拟合曲线的拐点为最佳限位空间长度。采用本发明的最佳限位空间的张拉限位装置，能够将张拉锚口摩阻损失、预应力筋回缩损失降到最低，两种损失达到共同平衡的状态，以此保证张拉限位装置与预应力筋张拉锚固系统的匹配性，从而减少预应力损失，保证工程质量，为实际工程使用提供参考意义。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤S2中，计算锚口摩阻损失率时，每个张拉限位装置进行多次测试，并将多次测试的锚口摩阻损失率的平均值作为步骤S4中数据分析处理的数据。
上述技术方案中，通过多次测试求取平均值，减少误差，使得锚口摩阻损失率η的值更准确，使得试验结果更准确。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤S2中，张拉至控制力值时，测量张拉千斤顶的活塞行程L1，卸荷到预应力筋的初应力，第二测力传感器测量的力值为N3，测量张拉千斤顶的活塞行程L2，按如下公式计算预应力筋回缩量L：L=（L1-L2）-（1-N3/N2）*LQ，其中，LQ为预应力筋工作段的伸长量。
上述技术方案中，通过拟合曲线的拐点确认最佳限位空间长度后，再对最佳限位空间长度对应的回缩量进行核对，是否在规范允许范围之内，以此验证该确认方法的正确性。
在本发明的一种优选实施方式中，锁止装置为与预应力筋第一端连接的锁紧千斤顶，锁紧千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接。步骤S2中，锁紧千斤顶与张拉千斤顶同时工作，且两者提供的力值相等。
在本发明的一种优选实施方式中，张拉限位装置包括与锚具抵接的受力块、以及设在受力块内部的弹性件，工作夹片通过弹性件与受力块弹性连接。
在本发明的另一种优选实施方式中，弹性件靠近工作夹片的一端固接有能够在受力块内部轴向滑动的活动挡片，弹性件远离工作夹片的一端与受力块内部的台阶固接。
在本发明的另一种优选实施方式中，弹性件为柱状弹簧。
在本发明的另一种优选实施方式中，张拉限位装置包括与锚具抵接的受力块，受力块内部具有限位台阶，锚具后端面与限位台阶之间具有回退间隙。
为达到上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：用于预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法的系统，包括贯穿预应力构件设置的预应力筋，预应力筋的两端均延伸至预应力构件外，预应力筋的第一端具有对预应力筋进行锁止的锁止装置，预应力筋的第二端具有沿预应力筋轴线方向设置的第一测力传感器、与第一测力传感器抵接的锚具、嵌于锚具中的工作夹片、与锚具抵接的张拉限位装置、与张拉限位装置抵接的第二测力传感器、以及用于张拉预应力筋的张拉千斤顶，张拉千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接，张拉限位装置具有供工作夹片后退的限位空间。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请中的试验台的结构示意图。
图2是本申请实施例一中的张拉限位装置与、锚具、工作夹片和预应力筋连接的示意图。
图3是本申请数据分析处理得到的拟合曲线图。
图4是本申请实施例二中的张拉限位装置的结构示意图。
说明书附图中的附图标记包括：预应力筋1、锚具2、工作夹片3、张拉限位装置4、限位空间401、受力块41、限位台阶411、活动挡片42、弹性件43、预应力构件5、锁止装置（锁紧千斤顶）6、第一测力传感器71、第二测力传感器72、张拉千斤顶8、液压泵站9、限位空间长度h、A端为试验端、B端为约束端。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，在本发明的一种优选实施方式中，包括如下步骤：
S1、如图1所示，搭建试验台，试验台包括贯穿预应力构件5设置的预应力筋1，预应力筋1的两端均延伸至预应力构件5外。预应力筋1的第一端(图中的B端)具有对预应力筋1进行锁止的锁止装置6，优选锁止装置6为锁紧千斤顶，锁紧千斤顶6的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站9连接。预应力筋1的第二端(图中的A端)具有沿预应力筋1轴线方向设置的第一测力传感器71、与第一测力传感器71抵接的锚具2、嵌于锚具2中的工作夹片3、与锚具2抵接的张拉限位装置4、与张拉限位装置4抵接的第二测力传感器72、以及用于张拉预应力筋1的张拉千斤顶8。张拉千斤顶8和锁紧千斤顶6为活塞面积相等的同类型、同吨位的千斤顶，张拉千斤顶8的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站9连接。
其中，如图2所示，张拉限位装置4具有供工作夹片3后退的限位空间401，在本实施例中，张拉限位装置4包括与锚具2抵接的受力块41，受力块41内部具有限位台阶411，锚具2后端面与限位台阶411之间具有供工作夹片3回退的限位空间401，锚具2后端面与限位台阶411之间的距离为限位空间长度h。制作限位空间长度h逐渐递增的多个张拉限位装置4，比如满足包络度且限位空间长度h为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm。
S2、张拉千斤顶8和锁紧千斤顶6同时工作，对预应力筋1进行张拉，两者液压泵站9的供油压力均保持4Mpa，使两者提供的力值相等；然后，B端作为约束端，A端作为试验端，张拉至控制力值，第二测力传感器72测量的力值为N2，第一测力传感器71的力值为N1，计算锚口摩阻损失率η，η=（N2-N1）/N2。优选每个张拉限位装置4进行多次测试，比如测试三次，并将三次测试的锚口摩阻损失率η的平均值作为步骤S4中数据分析处理的数据。
张拉至控制力值（第二测力传感器72测量的力值为N2）时，测量张拉千斤顶8的活塞行程L1，卸荷到预应力筋的初应力，第二测力传感器72测量的力值为N3，测量张拉千斤顶的活塞行程L2，按如下公式计算预应力筋回缩量L：L=（L1-L2）-（1-N3/N2）*LQ，其中，LQ为预应力筋工作段的伸长量。
S3、更换不同限位空间长度的张拉限位装置4，重复步骤S2，计算该限位空间长度对应的锚口摩阻损失率η、以及对应的预应力筋回缩量L。
S4、如图3所示，数据分析处理。将所试验的张拉限位装置的不同限位空间长度h与锚口摩阻损失率进行拟合得到拟合曲线，具体可采非线性拟合，例如二次拟合，拟合曲线的拐点为最佳限位空间长度。再对最佳限位空间长度对应的预应力筋回缩量L进行核对（为现有技术，不详述），是否在规范允许范围之内。
实施例二
本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，张拉限位装置4的结构不同，具体如图4所示，张拉限位装置4包括与锚具2抵接的受力块41、以及设在受力块41内部的弹性件43，工作夹片3通过弹性件43与受力块41弹性连接。弹性件43优选为柱状弹簧，弹性件43的后端与受力块41内部的台阶固接，弹性件43的前端固接有能够在受力块41内部轴向滑动的活动挡片42，工作夹片3的后端与活动挡片42的前端抵接。实际中，可根据调节柱状弹簧的劲度系数来保证工作夹片3回退的空间合适，即保证合适的限位空间长度。
在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括如下步骤：
S1、搭建试验台，所述试验台包括贯穿预应力构件设置的预应力筋，预应力筋的两端均延伸至预应力构件外，预应力筋的第一端具有对预应力筋进行锁止的锁止装置，预应力筋的第二端具有沿预应力筋轴线方向设置的第一测力传感器、与第一测力传感器抵接的锚具、嵌于所述锚具中的工作夹片、与锚具抵接的张拉限位装置、与张拉限位装置抵接的第二测力传感器、以及用于张拉所述预应力筋的张拉千斤顶，所述张拉千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接；
其中，所述张拉限位装置具有供工作夹片后退的限位空间，并制作限位空间长度逐渐递增的多个张拉限位装置；
S2、张拉千斤顶工作，对预应力筋进行张拉，张拉至控制力值，第二测力传感器测量的力值为N2，第一测力传感器的力值为N1，计算锚口摩阻损失率η，η=（N2-N1）/N2；
S3、更换不同限位空间长度的张拉限位装置，重复步骤S2，计算该限位空间长度对应的锚口摩阻损失率η；
S4、数据分析处理，将所试验的张拉限位装置的不同限位空间长度与锚口摩阻损失率进行拟合得到拟合曲线，拟合曲线的拐点为最佳限位空间长度。
2.根据权利要求1所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，步骤S2中，计算锚口摩阻损失率时，每个张拉限位装置进行多次测试，并将多次测试的锚口摩阻损失率的平均值作为步骤S4中数据分析处理的数据。
3.根据权利要求1所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，步骤S2中，张拉至控制力值时，测量张拉千斤顶的活塞行程L1，卸荷到预应力筋的初应力，第二测力传感器测量的力值为N3，测量张拉千斤顶的活塞行程L2，按如下公式计算预应力筋回缩量L：
L=（L1-L2）-（1-N3/N2）*LQ
其中，LQ为预应力筋工作段的伸长量。
4.根据权利要求1所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，所述锁止装置为与预应力筋第一端连接的锁紧千斤顶，锁紧千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接；
步骤S2中，锁紧千斤顶与张拉千斤顶同时工作，且两者提供的力值相等。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，所述张拉限位装置包括与所述锚具抵接的受力块、以及设在所述受力块内部的弹性件，所述工作夹片通过弹性件与所述受力块弹性连接。
6.根据权利要求5所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，所述弹性件靠近工作夹片的一端固接有能够在受力块内部轴向滑动的活动挡片，所述弹性件远离工作夹片的一端与受力块内部的台阶固接。
7.根据权利要求5所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，所述弹性件为柱状弹簧。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法，其特征在于，所述张拉限位装置包括与所述锚具抵接的受力块，所述受力块内部具有限位台阶，锚具后端面与限位台阶之间具有回退间隙。
9.一种用于权利要求1-8中任一项所述的预应力张拉限位装置的限位空间的确定方法的系统，其特征在于，包括贯穿预应力构件设置的预应力筋，预应力筋的两端均延伸至预应力构件外，预应力筋的第一端具有对预应力筋进行锁止的锁止装置，预应力筋的第二端具有沿预应力筋轴线方向设置的第一测力传感器、与第一测力传感器抵接的锚具、嵌于所述锚具中的工作夹片、与锚具抵接的张拉限位装置、与张拉限位装置抵接的第二测力传感器、以及用于张拉所述预应力筋的张拉千斤顶，所述张拉千斤顶的进油口和回油口分别通过进油管和回油管与液压泵站连接，所述张拉限位装置具有供工作夹片后退的限位空间。
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