CN203745118U - 一种提高锚索测力计准确性的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种提高锚索测力计准确性的装置，属于工程机械领域。本实用新型包括改进的锚垫板、改进的限位板、测力计、工作锚具、工作夹片、千斤顶、工具锚头、工具夹片、钢绞线、锚索钻孔、反力构件；其中改进的锚垫板位于反力构件和测力计之间，沿测力计依次安装工作锚具、工作夹片、改进的限位板、千斤顶、工具锚头、工具夹片，反力构件位于锚索钻孔的周围，钢绞线依次穿过锚索钻孔、改进的锚垫板、测力计、工作锚具、工作夹片、改进的限位板、千斤顶、工具锚头、工具夹片。本实用新型克服了传统测力计安装时的费时费力，减小传统超张拉方式中的超张拉率，对预应力锚索的精确张拉和测力计的准确测试提供了保证。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种提高锚索测力计准确性的装置，属于工程机械领域。
背景技术
预应力锚索作为重要的岩土锚固技术，在工民建、水利水电等行业被广泛应用。对于锚索预应力值的监测，一般通过在张拉过程中安装锚索测力计实现。目前比较通用的测力计为圆筒式构造，其工作原理为振弦式传感器，当荷载使钢筒产生轴向变形时，振弦的振动频率发生改变，并经电缆传输至读数装置，代入标定系数即可算出测力计所感受到的荷载值。在锚索测力计的安装过程中，由于测力计钢筒内径较大，锚索索体（钢绞线）很难完全穿过测力计钢筒轴心，这不可避免的会使测力计钢筒受力偏心，严重导致测力计上均布的振弦变化频率存在较大差别，也就导致了测力计换算得到的力值存在较大偏差。偏心安装导致的测量误差是振弦式锚索测力计自身不可避免的缺陷。解决此问题的本质就是最大程度地矫正锚索测力计在安装过程中的偏心问题，然而常用的锚索锁定系统中，锚垫板仅作为承载体起传力作用，此时可以对锚垫板进行工艺改进，使其配合锚索测力计使用，用于消除测力计在安装过程中的偏心问题。
然而，预应力的施加是通过千斤顶来实现，预应力的锁定必须有工作锚具和夹片，在锚索预应力施加过程中，限位板用来固定工作锚具和夹片。限位距离（限位板的槽深）决定了锚索张拉中夹片可以活动的范围（一般5～9mm），目前，各个厂家生产的工作锚具夹片，其规格（大小、尺寸等）迥异，使得夹片在锚具中外露长度并非定值。当限位距离过小，锚索在张拉过程中，工作夹片不能完全离开锚具和钢绞线，在锚具位置处由于摩擦作用造成过大的预应力损失；当限位距离过大，锚索在张拉结束缩回千斤顶时，夹片回缩量过大，造成过大的预应力损失。现场施工中一般通过超张拉来抵消预应力损失，这是以破坏锚索的受力状态为代价，但是超张量并不能精准确定，同时也很难评判超张拉之后的剩余预应力是否和设计要求一致。解决此问题的本质就是最大程度消除锚索预应力在张拉中的摩擦损失和张拉后的夹片回缩损失，所以需要对存在局限性的传统限位板进行改进。
发明内容
本实用新型提供了一种提高锚索测力计准确性的装置，以用于解决传统测力计安装时的费时费力，测力计在安装过程中的偏心问题，最大程度消除锚索预应力在张拉中的摩擦损失和张拉后的夹片回缩损失的问题。
本实用新型的技术方案是：一种提高锚索测力计准确性的装置，包括改进的锚垫板1、改进的限位板2、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8、钢绞线9、锚索钻孔10、反力构件11；其中改进的锚垫板1位于反力构件11和测力计3之间，沿测力计3依次安装工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8，反力构件11位于锚索钻孔10的周围，钢绞线9依次穿过锚索钻孔10、改进的锚垫板1、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8。
所述改进的锚垫板1包括传统的锚垫板、内套筒A、外套筒B、固定支架C；其中内套筒A、外套筒B同轴对称焊接在传统的锚垫板上，固定支架C贴着外套筒B放置。
所述内套筒A、外套筒B采用普通的冷轧无缝钢管；其中内套筒A、外套筒B的壁厚满足其可焊接在传统的锚垫板上，内套筒A的外径小于锚索钻孔10的直径，外套筒B的外径小于测力计3的内径。
所述固定支架C为采用普通钢板制作的圆盘且圆盘上按照钢绞线9的束数均匀开孔；其中圆盘厚度为5～10mm，圆盘直径和外套筒B外径相同，孔径大于钢绞线9公称直径。
所述固定支架C的边缘均匀开U形槽；其中槽宽和槽深等于盘内开孔直径。
所述改进的限位板2包括加工的限位板、限位槽板a、手柄b；其中限位槽板a沿直径方向焊接钢制手柄b后，放入加工的限位板内。
所述加工的限位板为将现有限位板的限位槽加深10～15mm，同时沿同一直径方向加工凹槽，凹槽槽宽10mm，凹槽槽深与加工的限位板槽平齐。
所述限位槽板a的直径与加工的限位板槽的直径相同；其中限位槽板a厚度为10mm，预留孔位、大小与加工的限位板完全相同。
所述手柄b采用光圆钢筋沿限位槽板a直径方向焊接于限位槽板a边缘；其中手柄b的长度为15cm，同时手柄b放入加工的限位板内时，限位槽板a中预留孔位和加工的限位板原先孔位完全对应。
本实用新型的使用过程是：
（1）根据预应力锚索的设计参数（钢绞线9的束数、锚索钻孔10的直径），选择对应的限位板、锚垫板及其附属套筒、支架；
（2）在传统的锚垫板两侧，沿锚垫板开孔轴线方向焊接内外套筒；
（3）依次安装改进的锚垫板1和固定支架C，保证改进的锚垫板1紧贴反力构件11，固定支架C紧贴外套筒B并将锚索钢绞线9均匀对称的分开；
（4）将限位槽板a安装在加工的限位板内，保证手柄b落入凹槽内；
（5）此时可安装锚索测力计3、工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6及工具锚具7、工具夹片8，注意固定支架C基本保持在测力计钢筒中部；
（6）由于改进的限位板2改善了测力计在安装中的偏心问题，经改进的限位板2同时消除了张拉锚索时的摩擦损失和张拉后的夹片回缩损失。安装就绪后，按照正常的方式进行锚索的张拉，同时监测测力计感应的预应力值。
（7）张拉至设计要求的锁定荷载后，双手紧握手柄b，向夹片回缩方向用力推限位槽板a（当钢绞线束数较多人力难以推动限位槽板时，可以用销钉对准限位板凹槽位置，锤击销钉，将限位槽板挤向夹片回缩方向），减小由于夹片回缩造成的预应力损失；
（8）回缩千斤顶6，工作夹片8完全锁定，取下千斤顶6和限位板2，此锚索预应力张拉完成。
其中，改进的锚垫板1由传统锚垫板、内套筒A、外套筒B和固定支架C三部分组成：传统锚垫板即传统张拉锚索用钢垫板；套筒为钢制圆管，分为内套筒A和外套筒B：内套筒A外径根据锚索钻孔直径选择，目的是为了焊接（焊缝D）在传统的锚垫板上套入钻孔10内，长度约15～20cm；外套筒B外径根据锚索测力计的内径选择，为了焊接（焊缝D）在传统的锚垫板上并套入测力计3内，外套筒长度大约为对应测力计3测力筒高度的一半；固定支架C采用钢制圆盘，直径和外套筒B外径基本一致，并在圆盘上根据锚索钢绞线9直径和束数进行均匀开孔，开孔位置也可仿照工作锚具，开孔直径大于钢绞线9公称直径（如大于约3mm），当锚索束数太多，固定支架C圆盘直径太小时，可以在圆盘内部均匀开孔的同时，在圆盘外缘同时均匀开U形槽。
内套筒A固定了传统锚垫板在锚索孔内的轴心安装，外套筒B和固定支架C是使得钢绞线9在锚索测力计3内完全对称的均匀分布，这样就可以在锚索测力计的安装中，最大程度地矫正锚索测力计在安装过程中的偏心问题。在锚索张拉过程中，当钢绞线9受力基本均匀时，锚索测力计上各个振弦式应变计所感应的应变也基本一致，这就大大避免了由于测力计的偏心安装、偏心受力所导致的监测值误差问题。
改进的限位板2由加工限位板、限位槽板a和手柄b三部分组成：加工限位板是将传统限位板中的限位槽大幅度加深（加深10～15mm），并沿直径方向加工凹槽，凹槽深度和工后的限位板槽平齐，将手柄b对称固定（焊接）在限位槽板a两端，限位槽板a上预留和限位板上相同直径和大小的孔洞，当手柄b放入凹槽内，限位槽板a安装在加工限位板内以后，必须保证限位槽板a上预留孔洞和加工限位板孔洞一一对应并同轴。
按正常安装方式安装改进的限位板2至工作锚具4和千斤顶6之间，由于加工限位板安装限位槽板a后限位槽仍有10mm空隙，张拉中不会因为摩擦损失预应力，当张拉结束回缩千斤顶之前，双手紧握手柄b，向夹片回缩方向推限位槽板a，目的是为了最大限度的将夹片推入锚具内，消除回缩千斤顶时夹片的回缩量，最大程度降低预应力损失。
本实用新型的有益效果是：
1、克服了传统测力计安装时的费时费力，大大方便了锚索测力计的安装；最大程度消除了测力计在安装过程中的偏心问题，为测力计准确测量锚索应力提供了可靠的保障。
2、降低预应力锚索在张拉和锁定过程中，由于限位板和工作锚具不匹配造成的预应力损失。
3、减小传统超张拉方式中的超张拉率，改善土体的受力状态，对预应力锚索的精确张拉和测力计的准确测试提供了保证。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构剖面图；
图2为本实用新型中传统预应力锚索张拉用传统的锚垫板的侧视图；
图3为本实用新型中传统预应力锚索张拉用传统的锚垫板的俯视图；
图4为本实用新型中改进的锚垫板的侧视图；
图5为本实用新型中改进的锚垫板的俯视图；
图6为本实用新型中钢绞线束数为7束时锚垫板中对应的固定支架大样图；
图7为本实用新型中钢绞线束数为13束时锚垫板中对应的固定支架大样图；
图8为本实用新型中传统预应力锚索张拉用现有限位板的俯视图；
图9为本实用新型中传统预应力锚索张拉用现有限位板的侧视图；
图10为本实用新型中改进的限位板的俯视图；
图11为本实用新型中改进的限位板的侧视图；
图12为本实用新型中加工的限位板的俯视图；
图13为本实用新型中限位槽板与手柄的俯视图；
图中各标号：1为改进的锚垫板、2为改进的限位板、3为测力计、4为工作锚具、5为工作夹片、6为千斤顶、7为工具锚头、8为工具夹片、9为钢绞线、10为锚索钻孔、11为反力构件。
具体实施方式
实施例1：如图1-13所示，一种提高锚索测力计准确性的装置，包括改进的锚垫板1、改进的限位板2、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8、钢绞线9、锚索钻孔10、反力构件11；其中改进的锚垫板1位于反力构件11和测力计3之间，沿测力计3依次安装工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8，反力构件11位于锚索钻孔10的周围，钢绞线9依次穿过锚索钻孔10、改进的锚垫板1、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8。
所述改进的锚垫板1包括传统的锚垫板、内套筒A、外套筒B、固定支架C；其中内套筒A、外套筒B同轴对称焊接在传统的锚垫板上，固定支架C贴着外套筒B放置。
所述内套筒A、外套筒B采用普通的冷轧无缝钢管；其中内套筒A、外套筒B的壁厚满足其可焊接在传统的锚垫板上，内套筒A的外径小于锚索钻孔10的直径，外套筒B的外径小于测力计3的内径。
所述固定支架C为采用普通钢板制作的圆盘且圆盘上按照钢绞线9的束数均匀开孔；其中圆盘厚度为5～10mm，圆盘直径和外套筒B外径相同，孔径大于钢绞线9公称直径。
所述固定支架C的边缘均匀开U形槽；其中槽宽和槽深等于盘内开孔直径。
所述改进的限位板2包括加工的限位板、限位槽板a、手柄b；其中限位槽板a沿直径方向焊接钢制手柄b后，放入加工的限位板内。
所述加工的限位板为将现有限位板的限位槽加深10～15mm，同时沿同一直径方向加工凹槽，凹槽槽宽10mm，凹槽槽深与加工的限位板槽平齐。
所述限位槽板a的直径与加工的限位板槽的直径相同；其中限位槽板a厚度为10mm，预留孔位、大小与加工的限位板完全相同。
所述手柄b采用光圆钢筋沿限位槽板a直径方向焊接于限位槽板a边缘；其中手柄b的长度为15cm，同时手柄b放入加工的限位板内时，限位槽板a中预留孔位和加工的限位板原先孔位完全对应。
实施例2：如图1-13所示，一种提高锚索测力计准确性的装置，包括改进的锚垫板1、改进的限位板2、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8、钢绞线9、锚索钻孔10、反力构件11；其中改进的锚垫板1位于反力构件11和测力计3之间，沿测力计3依次安装工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8，反力构件11位于锚索钻孔10的周围，钢绞线9依次穿过锚索钻孔10、改进的锚垫板1、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8。
所述改进的锚垫板1包括传统的锚垫板、内套筒A、外套筒B、固定支架C；其中内套筒A、外套筒B同轴对称焊接在传统的锚垫板上，固定支架C贴着外套筒B放置。
所述内套筒A、外套筒B采用普通的冷轧无缝钢管；其中内套筒A、外套筒B的壁厚满足其可焊接在传统的锚垫板上，内套筒A的外径小于锚索钻孔10的直径，外套筒B的外径小于测力计3的内径。
所述固定支架C为采用普通钢板制作的圆盘且圆盘上按照钢绞线9的束数均匀开孔；其中圆盘厚度为5～10mm，圆盘直径和外套筒B外径相同，孔径大于钢绞线9公称直径。
所述改进的限位板2包括加工的限位板、限位槽板a、手柄b；其中限位槽板a沿直径方向焊接钢制手柄b后，放入加工的限位板内。
所述加工的限位板为将现有限位板的限位槽加深10～15mm，同时沿同一直径方向加工凹槽，凹槽槽宽10mm，凹槽槽深与加工的限位板槽平齐。
所述限位槽板a的直径与加工的限位板槽的直径相同；其中限位槽板a厚度为10mm，预留孔位、大小与加工的限位板完全相同。
所述手柄b采用光圆钢筋沿限位槽板a直径方向焊接于限位槽板a边缘；其中手柄b的长度为15cm，同时手柄b放入加工的限位板内时，限位槽板a中预留孔位和加工的限位板原先孔位完全对应。
实施例3：如图1-13所示，一种提高锚索测力计准确性的装置，包括改进的锚垫板1、改进的限位板2、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8、钢绞线9、锚索钻孔10、反力构件11；其中改进的锚垫板1位于反力构件11和测力计3之间，沿测力计3依次安装工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8，反力构件11位于锚索钻孔10的周围，钢绞线9依次穿过锚索钻孔10、改进的锚垫板1、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8。
实施例4：如图1-13所示，一种提高锚索测力计准确性的装置，包括改进的锚垫板1、改进的限位板2、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8、钢绞线9、锚索钻孔10、反力构件11；其中改进的锚垫板1位于反力构件11和测力计3之间，沿测力计3依次安装工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8，反力构件11位于锚索钻孔10的周围，钢绞线9依次穿过锚索钻孔10、改进的锚垫板1、测力计3、工作锚具4、工作夹片5、改进的限位板2、千斤顶6、工具锚头7、工具夹片8。
所述改进的锚垫板1包括传统的锚垫板、内套筒A、外套筒B、固定支架C；其中内套筒A、外套筒B同轴对称焊接在传统的锚垫板上，固定支架C贴着外套筒B放置。
所述内套筒A、外套筒B采用普通的冷轧无缝钢管；其中内套筒A、外套筒B的壁厚满足其可焊接在传统的锚垫板上，内套筒A的外径小于锚索钻孔10的直径，外套筒B的外径小于测力计3的内径。
所述固定支架C为采用普通钢板制作的圆盘且圆盘上按照钢绞线9的束数均匀开孔；其中圆盘厚度为5～10mm，圆盘直径和外套筒B外径相同，孔径大于钢绞线9公称直径。
所述固定支架C的边缘均匀开U形槽；其中槽宽和槽深等于盘内开孔直径。
所述改进的限位板2包括加工的限位板、限位槽板a、手柄b；其中限位槽板a沿直径方向焊接钢制手柄b后，放入加工的限位板内。
所述加工的限位板为将现有限位板的限位槽加深10～15mm，同时沿同一直径方向加工凹槽，凹槽槽宽10mm，凹槽槽深与加工的限位板槽平齐。
所述限位槽板a的直径与加工的限位板槽的直径相同；其中限位槽板a厚度为10mm，预留孔位、大小与加工的限位板完全相同。
所述手柄b采用光圆钢筋沿限位槽板a直径方向焊接于限位槽板a边缘；其中手柄b的长度为15cm，同时手柄b放入加工的限位板内时，限位槽板a中预留孔位和加工的限位板原先孔位完全对应。
具体参数设计为：
若某桩锚结构基坑支护工程，需在某剖面第二排锚索上安装测力计进行预应力值的监测。锚索索体采用4束7φ5预应力钢绞线9，设计承载力450kN。选择额定荷载为800kN的测力计3，内径100mm，测力筒高度120mm，选择4孔的限位板，加工4孔限位槽板a，孔径为18mm，并将手柄b焊接在限位槽板a上，安放于加工的限位板中；锚索在反力构件11（腰梁）内通过PVC管（φ160壁厚4mm）穿出。于是，选择内套筒A外径为150mm，长度150mm，外套筒B外径100mm，长度约60mm，固定支架C直径100mm，仿照工作锚具均匀开4个孔，孔径为18mm。按照选择的尺寸要求，将内外套筒同轴焊接在传统的锚垫板上。
测力计3安装时，先将反力构件11（腰梁）位置处理平整，套上制作好的改进的锚垫板1，内套筒A插入反力构件11（腰梁）内，调整好4束钢绞线的位置并套上固定支架C，使其紧贴外套筒B位置，测力计3套入外套筒B内，保证钢绞线9在测力计3内对称均匀通过，最后依次安装工作锚具4、工作夹片5。然后将改进的限位板2（限位槽板a提前安放在加工的限位板内）套在工作锚具4上，接着依次安装千斤顶6，工具锚头7，工具夹片8。
安装完成后，调整各构件安装位置及角度，即可进行锚索的张拉，此时保证限位槽板2紧贴限位槽底。同时采用配套的频率读数仪采集测力计3感受的频率变化，并换算出相应的监测值，达到测力计对锚索预应力的张拉过程的准确监测。待张拉完成准备进行锁定时，先不能缩回千斤顶6，双手紧握手柄b，向工作夹片5回缩方向推限位槽板a，最大限度的将夹片推入锚具内，消除回缩千斤顶时夹片的回缩量，最大程度降低预应力损失。当限位槽板a无法继续推动工作夹片5时，操作完成，缩回并卸除千斤顶，此锚索张拉锁定完成，同时采集测力计感受的锚索锁定力。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：包括改进的锚垫板（1）、改进的限位板（2）、测力计（3）、工作锚具（4）、工作夹片（5）、千斤顶（6）、工具锚头（7）、工具夹片（8）、钢绞线（9）、锚索钻孔（10）、反力构件（11）；其中改进的锚垫板（1）位于反力构件（11）和测力计（3）之间，沿测力计（3）依次安装工作锚具（4）、工作夹片（5）、改进的限位板（2）、千斤顶（6）、工具锚头（7）、工具夹片（8），反力构件（11）位于锚索钻孔（10）的周围，钢绞线（9）依次穿过锚索钻孔（10）、改进的锚垫板（1）、测力计（3）、工作锚具（4）、工作夹片（5）、改进的限位板（2）、千斤顶（6）、工具锚头（7）、工具夹片（8）。
2.根据权利要求1所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述改进的锚垫板（1）包括传统的锚垫板、内套筒A、外套筒B、固定支架C；其中内套筒A、外套筒B同轴对称焊接在传统的锚垫板上，固定支架C贴着外套筒B放置。
3.根据权利要求2所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述内套筒A、外套筒B采用普通的冷轧无缝钢管；其中内套筒A、外套筒B的壁厚满足其可焊接在传统的锚垫板上，内套筒A的外径小于锚索钻孔（10）的直径，外套筒B的外径小于测力计（3）的内径。
4.根据权利要求2所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述固定支架C为采用普通钢板制作的圆盘且圆盘上按照钢绞线（9）的束数均匀开孔；其中圆盘厚度为5～10mm，圆盘直径和外套筒B外径相同，孔径大于钢绞线（9）公称直径。
5.根据权利要求4所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述固定支架C的边缘均匀开U形槽；其中槽宽和槽深等于盘内开孔直径。
6.根据权利要求1所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述改进的限位板（2）包括加工的限位板、限位槽板a、手柄b；其中限位槽板a沿直径方向焊接钢制手柄b后，放入加工的限位板内。
7.根据权利要求6所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述加工的限位板为将现有限位板的限位槽加深10～15mm，同时沿同一直径方向加工凹槽，凹槽槽宽10mm，凹槽槽深与加工的限位板槽平齐。
8.根据权利要求6所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述限位槽板a的直径与加工的限位板槽的直径相同；其中限位槽板a厚度为10mm，预留孔位、大小与加工的限位板完全相同。
9.根据权利要求6所述的提高锚索测力计准确性的装置，其特征在于：所述手柄b采用光圆钢筋沿限位槽板a直径方向焊接于限位槽板a边缘；其中手柄b的长度为15cm，同时手柄b放入加工的限位板内时，限位槽板a中预留孔位和加工的限位板原先孔位完全对应。
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