CN115680313A - 用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，包括：辅助拉索、辅助撑杆和辅助锚固端头；其中辅助拉索通过辅助撑杆对称地设于原结构拉索两侧；辅助锚固端头设于张弦桁架结构的端部，辅助拉索的两端穿过锚固端板上的锚固孔。本发明的有益效果是：将辅助撑杆和辅助锚固端板直接安装在现有的张弦桁架结构上，仅需要少量脚手架及吊装设备即可完成安装；将更换拉索时的应力转移至最主体张弦桁架结构上，提高了结构的整体稳定性，降低了作业风险；设有应力监测仪，可以检测并控制两侧辅助拉索施加的预应力相等；辅助拉索、辅助撑杆和辅助锚固端头均可循环使用。

Description

用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置

技术领域

本发明属于工程建设技术领域，尤其涉及一种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，以实现大跨度张弦预应力拉索的智能更换、索力监测，节约施工成本，保证施工安全。

背景技术

大跨度张弦桁架钢结构往往用于体育馆、会展等重要场所，造价高昂，随着大跨度张弦桁架钢结构在建筑工程领域的发展与应用，其预应力拉索在服役期内由于拉索一直保持受拉状态，存在拉索预应力松弛、整体蠕变、保护层老化剥落等问题，需要及时进行拉索更换，以保证结构的整体稳定性和安全性。

但目前，大跨度张弦桁架钢结构拉索的更换主要通过临时支架顶升桁架主体结构辅助实现，具体为使用临时支架顶升大跨度张弦桁架主体结构放松拉索的预应力，然后对预应力拉索进行更换。

现有的拉索更换方式的主要缺点在于：1)更换方式繁琐，施工周期长；2)拉索的预应力荷载全部由临时支架承担，施工荷载大，危险性高；3)施工过程需要投入大量施工设备及装置，施工成本高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置。

这种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，包括辅助拉索、辅助撑杆和辅助锚固端头；其中辅助拉索对称地设于原结构拉索两侧；

辅助撑杆包括弯曲撑杆，所述弯曲撑杆的顶部段为水平段，底部段为垂直段；弯曲撑杆水平段的端部设有缺口，且缺口两侧均设有撑杆连接板，两道对称的弯曲撑杆通过撑杆连接板固定连接在原结构撑杆两侧；弯曲撑杆的垂直段内设有应力监测仪，弯曲撑杆的垂直段端部设有夹槽；

辅助锚固端头设于张弦桁架结构的端部，辅助锚固端头包括锚固端板，锚固端板的一侧也设有缺口，且缺口两侧设有端板连接板，两块对称的锚固端板通过端板连接板固定连接在原结构拉索锚固端点的两侧；

锚固端板上还设有锚固孔，辅助拉索的两端穿过锚固端板上的锚固孔；辅助拉索上设有数个球形锁夹，辅助拉索上的球形锁夹和辅助撑杆的夹槽匹配。

作为优选：弯曲撑杆水平段的缺口为半圆形，两道对称的弯曲撑杆连接时，弯曲撑杆水平段的半圆形缺口对接形成圆形孔，且该圆形孔的内径与原结构撑杆的外径匹配；锚固端板一侧的缺口也为半圆形，两块对称的锚固端板连接时，锚固端板的缺口对接形成圆形孔，且该圆形孔的内径与原结构拉索锚固端点的外径匹配。

作为优选：辅助撑杆的夹槽高度和原结构撑杆底部夹槽的高度一致，锚固端板上锚固孔和一侧的缺口的高度也一致；且锚固端板上锚固孔中心到侧面缺口中心的距离等于弯曲撑杆的夹槽中心到原结构撑杆中心的垂直距离。

作为优选：锚固端板的两侧表面上均设有加劲肋，加劲肋设于锚固端板的侧边缺口和锚固孔之间。

作为优选：撑杆连接板上设有螺栓孔，相对的两块撑杆连接板通过螺栓固定连接；端板连接板上也设有螺栓孔，相对的两块端板连接板也通过螺栓固定连接。

作为优选：弯曲撑杆水平段端部的缺口、撑杆连接板、锚固端板一侧的缺口和端板连接板表面均设有柔性防滑涂层。

这种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将弯曲撑杆两两一组地夹在原结构撑杆两侧，并通过螺栓和撑杆连接板固定，形成辅助撑杆；

S2、将锚固端板两两一组地夹在原结构拉索锚固端点两侧，并通过螺栓和端板连接板固定，形成辅助锚固端头；

S3、在两条辅助拉索上分别安装与夹槽对应的球形锁夹，将两条辅助拉索分别穿过辅助锚固端头上的两各锚固孔后进行张拉，使辅助拉索上的球形锁夹卡入对应的夹槽内；

S4、继续张拉辅助拉索的两端，直至原结构拉索达到预定松弛状态，然后进一步放松原结构拉索，并对应地张拉两侧的辅助拉索，直至原结构拉索完全松弛且两侧辅助拉索的预应力之和达到预定值；锚固辅助拉索后，拆卸原结构拉索并进行新拉索的更换；过程中始终通过应力监测仪保证两条辅助拉索的预应力一致；

S5、对新拉索进行张拉，并同步放松两侧的辅助拉索，直至两侧的辅助拉索完全松弛，且新拉索的预应力达到预定值；

S6、对新拉索进行锚固，更换完成；拆除辅助拉索、辅助撑杆和辅助锚固端头。

作为优选，步骤S1中：辅助撑杆的夹槽与原结构撑杆的夹槽高度齐平，且辅助撑杆和原结构撑杆构成的平面垂直于原结构拉索。

作为优选，步骤S2中：辅助锚固端头上的两个锚固孔中心的连线水平。

本发明的有益效果是：

1)本发明提供了一种便捷式大跨度张弦桁架钢结构拉索更换装置，将辅助撑杆和辅助锚固端板直接安装在现有的张弦桁架结构上，仅需要少量脚手架及吊装设备即可完成安装，操作简单可节省工期。

2)本发明通过在原结构拉索两侧设置辅助拉索，将更换拉索时的应力转移至最主体张弦桁架结构上，仅产生较少的施工荷载，且大跨度张弦桁架钢结构的整体结构未发生太大变化，提高了结构的整体稳定性，降低了作业风险。

3)本发明提出的拉索智能更换及索力监测装置在辅助撑杆内设有应力监测仪，可以检测并控制两侧辅助拉索施加的预应力相等，使整体稳定不扭转，实现了预应力拉索更换过程中的智能施工与索力监控。

4)本发明提出的预应力拉索更换装置中的辅助拉索、辅助撑杆和辅助锚固端头均可循环使用，节约了大跨度张弦桁架钢结构更换拉索的施工成本。

附图说明

图1为预应力拉索智能更换及索力监测装置立面图；

图2为辅助撑杆连接原结构撑杆的局部详图；

图3为辅助锚固端板连接原结构拉索锚固断点的局部详图；

图4为单个弯曲撑杆的立面图；

图5为单个辅助锚固端板的立面图。

附图标记说明：辅助拉索1、辅助撑杆2、辅助锚固端头3、原结构拉索4、原结构撑杆5、原结构拉索锚固端点6、弯曲撑杆21、应力监测仪22、夹槽23、撑杆连接板24、锚固端板31、加劲肋32、端板连接板33。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，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。

实施例一

作为一种实施例，如图1至图5所示：一种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置包括辅助拉索1、辅助撑杆2和辅助锚固端头3；

这种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置安装在现有的张弦桁架结构上，涉及的现有的张弦桁架结构包括原结构拉索4、原结构撑杆5和原结构拉索锚固端点6。

其中，辅助拉索1对称地设于原结构拉索4两侧；

辅助撑杆2包括弯曲撑杆21，所述弯曲撑杆21的顶部段为水平段，底部段为垂直段；弯曲撑杆21水平段的端部设有缺口，且缺口两侧均设有撑杆连接板24，两道对称的弯曲撑杆21通过撑杆连接板24上的螺栓孔固定连接在原结构撑杆5两侧；弯曲撑杆21水平段的缺口为半圆形，两道对称的弯曲撑杆21连接时，弯曲撑杆21水平段的半圆形缺口对接形成圆形孔，且该圆形孔的内径与原结构撑杆5的外径匹配。弯曲撑杆21的垂直段内设有应力监测仪22，应力监测仪22能够监测辅助拉索1预应力，保证施工时两侧辅助拉索22的应力之和达到主体结构拉索预应力值，并且保证两侧辅助拉索1应力值相等，防止发生扭转破坏，实现拉索的智能更换及更换过程中的索力监测。弯曲撑杆21的垂直段端部设有夹槽23，且辅助撑杆2的夹槽23高度和原结构撑杆5底部夹槽的高度一致。

辅助锚固端头3设于张弦桁架结构的端部，辅助锚固端头3包括锚固端板31，锚固端板31的一侧也设有缺口，且缺口两侧设有端板连接板33，两块对称的锚固端板31通过端板连接板33上的螺栓孔固定连接在原结构拉索锚固端点6的两侧；锚固端板31一侧的缺口也为半圆形，两块对称的锚固端板31连接时，锚固端板31的缺口对接形成圆形孔，且该圆形孔的内径与原结构拉索锚固端点6的外径匹配。

锚固端板31上还设有锚固孔，锚固端板31上锚固孔和一侧的缺口的高度也一致；且锚固端板31上锚固孔中心到侧面缺口中心的距离等于弯曲撑杆21的夹槽23中心到原结构撑杆5中心的垂直距离。锚固端板31的两侧表面上均设有加劲肋32，加劲肋32设于锚固端板31的侧边缺口和锚固孔之间，能够加强锚固端板31的受力性能，防止锚固端板31受力屈曲。辅助拉索1的两端穿过锚固端板31上的锚固孔；辅助拉索1上设有数个球形锁夹，辅助拉索1上的球形锁夹和辅助撑杆2的夹槽23匹配。

进一步地，弯曲撑杆21水平段端部的缺口、撑杆连接板24、锚固端板31一侧的缺口和端板连接板33表面均设有柔性防滑涂层，柔性防滑涂层能够防止接触面的摩擦挤压损坏，还能防止接触面发生相对滑移。

实施例二

作为另一种实施例，提出了实施例一中用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、将弯曲撑杆21两两一组地夹在原结构撑杆5两侧，辅助撑杆2的夹槽23与原结构撑杆5的夹槽高度齐平，且辅助撑杆2和原结构撑杆5构成的平面垂直于原结构拉索4，确保后续辅助拉索1的安装完全对称，并通过螺栓和撑杆连接板24固定，形成辅助撑杆2；

S2、将锚固端板31两两一组地夹在原结构拉索锚固端点6两侧，确保辅助锚固端头3上的两个锚固孔中心的连线水平，通过螺栓和端板连接板33固定，形成辅助锚固端头3；

S3、在两条辅助拉索1上分别安装与夹槽23对应的球形锁夹，将两条辅助拉索1分别穿过辅助锚固端头3上的两各锚固孔后进行张拉，使辅助拉索1上的球形锁夹卡入对应的夹槽23内，且两侧的辅助拉索1中应力监测仪22的示数相等；

S4、继续张拉辅助拉索1的两端，直至原结构拉索4达到预定松弛状态，进一步放松原结构拉索4，并对应地张拉两侧的辅助拉索1，直至原结构拉索4完全松弛且两侧辅助拉索1的预应力之和达到预定值；锚固辅助拉索1后，拆卸原结构拉索4并进行新拉索的更换；过程中始终通过应力监测仪22保证两条辅助拉索1的预应力一致；

S5、对新拉索进行张拉，并同步放松两侧的辅助拉索1，直至两侧的辅助拉索1完全松弛，且新拉索的预应力达到预定值；

S6、对新拉索进行锚固，更换完成；拆除辅助拉索1、辅助撑杆2和辅助锚固端头3。

Claims (9)

1.一种用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，其特征在于，包括：辅助拉索(1)、辅助撑杆(2)和辅助锚固端头(3)；其中辅助拉索(1)对称地设于原结构拉索(4)两侧；

辅助撑杆(2)包括弯曲撑杆(21)，所述弯曲撑杆(21)的顶部段为水平段，底部段为垂直段；弯曲撑杆(21)水平段的端部设有缺口，且缺口两侧均设有撑杆连接板(24)，两道对称的弯曲撑杆(21)通过撑杆连接板(24)固定连接在原结构撑杆(5)两侧；弯曲撑杆(21)的垂直段内设有应力监测仪(22)，弯曲撑杆(21)的垂直段端部设有夹槽(23)；

辅助锚固端头(3)设于张弦桁架结构的端部，辅助锚固端头(3)包括锚固端板(31)，锚固端板(31)的一侧也设有缺口，且缺口两侧设有端板连接板(33)，两块对称的锚固端板(31)通过端板连接板(33)固定连接在原结构拉索锚固端点(6)的两侧；

锚固端板(31)上还设有锚固孔，辅助拉索(1)的两端穿过锚固端板(31)上的锚固孔；辅助拉索(1)上设有数个球形锁夹，辅助拉索(1)上的球形锁夹和辅助撑杆(2)的夹槽(23)匹配。

2.根据权利要求1所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，其特征在于：弯曲撑杆(21)水平段的缺口为半圆形，两道对称的弯曲撑杆(21)连接时，弯曲撑杆(21)水平段的半圆形缺口对接形成圆形孔，且该圆形孔的内径与原结构撑杆(5)的外径匹配；锚固端板(31)一侧的缺口也为半圆形，两块对称的锚固端板(31)连接时，锚固端板(31)的缺口对接形成圆形孔，且该圆形孔的内径与原结构拉索锚固端点(6)的外径匹配。

3.根据权利要求1所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，其特征在于：辅助撑杆(2)的夹槽(23)高度和原结构撑杆(5)底部夹槽的高度一致，锚固端板(31)上锚固孔和一侧的缺口的高度也一致；且锚固端板(31)上锚固孔中心到侧面缺口中心的距离等于弯曲撑杆(21)的夹槽(23)中心到原结构撑杆(5)中心的垂直距离。

4.根据权利要求1所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，其特征在于：锚固端板(31)的两侧表面上均设有加劲肋(32)，加劲肋(32)设于锚固端板(31)的侧边缺口和锚固孔之间。

5.根据权利要求1所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，其特征在于：撑杆连接板(24)上设有螺栓孔，相对的两块撑杆连接板(24)通过螺栓固定连接；端板连接板(33)上也设有螺栓孔，相对的两块端板连接板(33)也通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求2所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置，其特征在于：弯曲撑杆(21)水平段端部的缺口、撑杆连接板(24)、锚固端板(31)一侧的缺口和端板连接板(33)表面均设有柔性防滑涂层。

7.如权利要求1所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将弯曲撑杆(21)两两一组地夹在原结构撑杆(5)两侧，并通过螺栓和撑杆连接板(24)固定，形成辅助撑杆(2)；

S2、将锚固端板(31)两两一组地夹在原结构拉索锚固端点(6)两侧，并通过螺栓和端板连接板(33)固定，形成辅助锚固端头(3)；

S3、在两条辅助拉索(1)上分别安装与夹槽(23)对应的球形锁夹，将两条辅助拉索(1)分别穿过辅助锚固端头(3)上的两各锚固孔后进行张拉，使辅助拉索(1)上的球形锁夹卡入对应的夹槽(23)内；

S4、继续张拉辅助拉索(1)的两端，直至原结构拉索(4)达到预定松弛状态，进一步放松原结构拉索(4)，并对应地张拉两侧的辅助拉索(1)，直至原结构拉索(4)完全松弛且两侧辅助拉索(1)的预应力之和达到预定值；锚固辅助拉索(1)后，拆卸原结构拉索(4)并进行新拉索的更换；过程中始终通过应力监测仪(22)保证两条辅助拉索(1)的预应力一致；

S5、对新拉索进行张拉，并同步放松两侧的辅助拉索(1)，直至两侧的辅助拉索(1)完全松弛，且新拉索的预应力达到预定值；

S6、对新拉索进行锚固，更换完成；拆除辅助拉索(1)、辅助撑杆(2)和辅助锚固端头(3)。

8.根据权利要求7所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置的使用方法，其特征在于，步骤S1中：辅助撑杆(2)的夹槽(23)与原结构撑杆(5)的夹槽高度齐平，且辅助撑杆(2)和原结构撑杆(5)构成的平面垂直于原结构拉索(4)。

9.根据权利要求7所述的用于张弦桁架结构的叉戟式拉索智能更换及索力监测装置的使用方法，其特征在于，步骤S2中：辅助锚固端头(3)上的两个锚固孔中心的连线水平。

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