CN216899373U - 一种反力架总成及螺纹钢竖向有效预应力检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及竖向有效预应力检测装置领域，具体涉及一种反力架总成及螺纹钢竖向有效预应力检测系统，反力架总成内部设置有空腔，反力架一端开设凹槽，凹槽内固定安装有压力传感器，反力架开设凹槽一端活动连接有固定法兰，固定法兰与压力传感器的受力面紧密接触，反力架的另一端设置有托底垫板，反力架的一个侧面开设有通槽，通槽中设置有位移传感器部，位移传感器部包括安装在通槽内的位移传感器仓，位移传感器仓通过转动机构活动安装在反力架上，其内部设有位移传感器，螺纹钢竖向有效预应力检测系统还包括检测装置、油泵、千斤顶和连接螺纹钢。本方案对反力架、位移传感器、千斤顶等部件进行了整合，方便了对螺纹钢竖向有效预应力的测量。

Description

一种反力架总成及螺纹钢竖向有效预应力检测系统

技术领域

本实用新型涉及预应力检测设备领域，具体涉及一种反力架总成及螺纹钢竖向有效预应力检测系统。

背景技术

预应力混凝土箱梁桥目前普遍设置竖向预应力筋，其预应力用于抵消桥梁腹板主拉应力防止桥梁腹板开裂。虽然设置了竖向预应力筋，无论是采用精轧螺纹钢或钢绞线作为竖向预应力筋，在施工过程中仍然存在其锚下预应力达不到设计要求、张拉不到位的情况。由于精轧螺纹钢安装便捷，方便挂篮锚固，松驰小，耐久性好至目前仍为大多数桥梁所采用。

为了解决预应力张拉不到位的问题，一方面，提出锚下有效预应力检测方法、研发仪器，形成相应的标准，通过它能很好地约束、规范工人施工行为，使竖向预应力施工行为具有可控性；另一方面，有效的检测手段可以促使施工单位改进施工工艺，提高施工的可靠度，从而彻底地解决竖向预应力过大或失效的问题，对防止预应力混凝土箱梁桥腹板开裂，提高这类桥梁的耐久性和可靠性具有重要的技术经济意义。

公开号为CN212007614U，公开日为2020年11月24日的中国专利文献公布了“一种基于反拉法的竖向有效预应力检测装置”，其结构包括反力架、连接套管；反力架顶壁设置有通孔，通孔内贯穿设置有连接螺纹钢；连接螺纹钢的下端向下延伸，与连接套管套接；反力架的顶壁下侧贴近连接螺纹钢的位置设置有位移传感器；连接套管的正下方依次设置有上锚具及上垫板、下锚具及下垫板；连接套管、上锚具及上垫板、下锚具及下垫板之间均间隔一定的距离。该方案利用位移传感器检测被测螺纹钢相对于反力架的位移量，来推算出被测螺纹钢原有的竖向有效预应力。

但是该方案中存在反力架和位移传感器、千斤顶在检测螺纹钢时安装过程较为复杂、操作不便的问题。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种反力架总成及螺纹钢竖向有效预应力检测系统，解决了现有螺纹钢竖向有效预应力检测装置安装和操作不便的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种反力架总成，包括反力架，反力架的内部设置有空腔，反力架一端开设凹槽，凹槽内固定安装有内部设有通孔的压力传感器，反力架开设凹槽一端活动连接有固定法兰，固定法兰与压力传感器的受力面紧密接触，法兰与反力架连接处设有螺纹孔，反力架正对固定法兰处设有通孔，两者通过螺钉连接，从而使得固定法兰在压力下与能够相对反力架产生移动；

反力架的另一端设置有托底垫板，能够对反力架起到一定的保护缓冲作用，避免反力架在压力下发生较大的变形损坏，在托底垫板被损坏后可以对其进行替换；

反力架的一个侧面开设有通槽，通槽中设置有位移传感器部；位移传感器部包括安装在通槽内的位移传感器仓，位移传感器仓通过转动机构活动安装在反力架上，位移传感器仓内部安装有位移传感器，反力架上设置有用于整合压力传感器和位移传感器信号输出端的通信接头和卡线槽。这样的设置将原有方案中的反力架、位移传感器、千斤顶进行了整合，便于整个检测装置的安装和使用，另外增加了压力传感器，能够对螺纹钢所受到的拉力更精确的检测。

进一步地，位移传感器仓包括壳体和与壳体固定连接的位移传感器仓盖，壳体与转动机构固定连接，壳体的内部设置有两个相互平行的滑轨，滑轨上滑动设置有滑块，两个滑块通过连接板固定连接，位移传感器安装在两个滑块之间的壳体内并位于连接板上方，位移传感器在远离位移传感器仓盖一侧设置有位移传感器感应端，位移传感器感应端固定连接有位移卡针，位移卡针固定安装在连接板远离位移传感器一侧；两个滑块固定连接有连接件；位移传感器仓盖开设有供连接件滑动的条形孔，壳体下表面开设有供位移卡针滑动的条形孔。这样的设置通过位移传感器并配合位移卡针能够对螺纹钢的位移进行精确的检测。

可实施的，反力架上对称设置有位于壳体两侧的第一磁铁和第二磁铁，壳体在封盖住通槽后与第一磁铁吸合，壳体在通槽被打开后与第二磁铁吸合，从而使通槽在打开和关闭后，壳体不会发生晃动。

优选的，连接件包括设置在滑块上的连接杆，连接件包括设置在滑块上的连接杆，两根连接杆上设置有调位固定片，调位固定片上设置有调位杆，从而能够通过调位杆对位移卡针和位移传感器感应端进行固定。

优选的，转动机构包括转动架，转动架与壳体固定连接，转动架套装于设置在通槽一侧的转轴上。

另一方面，提供一种螺纹钢竖向有效预应力检测系统，该系统，包括检测组件、连接螺纹钢、油泵、千斤顶和反力架总成；

检测组件包括用于控制油泵并接收压力传感器和位移传感器所采集到的信号的测试主机，测试主机与通信接头和油泵连接，油泵连接有固定安装在法兰上的千斤顶；

连接螺纹钢贯穿设置在反力架和千斤顶内，其位于千斤顶远离法兰一侧的部分固定连接有供千斤顶施加压力的固定部，连接螺纹钢位于反力架内的端部固定连接有用于连接被测螺纹钢的连接套管，被测螺纹钢远离连接套管一端与预埋件固定连接；

被测螺纹钢位于反力架内部的部分插接有第二螺母，第二螺母位于托底垫板的通孔内并且锁紧在第二垫板上，第二垫板位于托底垫板远离反力架的一侧设置在工作面上。

进一步地，预埋件位于工作面的下方，预埋件包括固定连接有第一螺母的第一垫板；

固定部包括固定连接有固定螺栓的固定垫板。

本实用新型的有益效果为：

本方案解决了现有技术中所提出的反力架和位移传感器在检测时安装过程较为复杂、操作不便的问题，对反力架和位移传感器进行了整合，同时还设置了压力传感器，避免了油压表读数不精确而造成检测结果不准确的问题，使得螺纹钢竖向有效预应力检测系统能够更加方便和准确地对被测螺纹钢进行检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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的附图做简单介绍。

图1为反力架总成的整体示意图；

图2为反力架总成的结构示意图；

图3为位移传感器测量被测螺纹钢时位移卡针与第二螺母的位置关系示意图；

图4为反力架总成的剖视图；

图5为螺纹钢竖向有效预应力检测系统的结构示意图。

图中，1、连接螺纹钢，2、被测螺纹钢，3，连接套管，4、固定螺母，5、固定垫板，6、预埋件，7、千斤顶，8、反力架总成，801、反力架，802、凹槽，803、位移传感器部，804、位移传感器仓，805、壳体，806、位移传感器仓盖，807、通槽，808、第一磁铁，809、第二磁铁，810、压力传感器，811、托底垫板，812、调位杆，813、调位固定片，814、连接杆，815、位移传感器，816、位移传感器感应端，817、位移卡针，818、滑块，819、滑轨，820、连接板，821、转轴，822、转动架，823、固定法兰，824、卡线槽，825、通信接头；9、第一螺母，10、第一垫板，11、第二螺母，12第二垫板，13、工作面，14、测试主机，15、油泵。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1、图2和图3所示，本方案提供的反力架总成包括反力架801，反力架801的内部设置有空腔，反力架801一端开设凹槽802，凹槽802内固定安装有内部设有通孔的压力传感器810，反力架801开设凹槽802一端活动连接有固定法兰823，固定法兰823与压力传感器810的受力面紧密接触；

反力架801的另一端设置有托底垫板811，能够对反力架801起到一定的保护缓冲作用，避免反力架801在压力下发生较大的变形损坏，在托底垫板811被损坏后可以对其进行替换；

反力架801的一个侧面开设有通槽807，通槽807中设置有位移传感器部803；位移传感器部803包括安装在通槽807内的位移传感器仓804，位移传感器仓804通过转动机构活动安装在反力架801上，这样的设置将原有方案中的反力架、位移传感器、进行了整合，便于整个检测装置的安装和使用，另外增加了压力传感器，能够对螺纹钢进行更精确的检测，本方案所选用的位移传感器815、压力传感器810的型号分别为KSF-50和80T-DTJ。

参考图2，位移传感器仓804包括壳体805和与壳体805固定连接的位移传感器仓盖806，壳体805与转动机构固定连接，壳体805的内部设置有两个相互平行的滑轨819，滑轨819上滑动设置有滑块818，两个滑块818通过连接板820固定连接，位移传感器815安装在两个滑块818之间的壳体805内并位于连接板820上方，位移传感器815在远离位移传感器仓盖806一侧设置有位移传感器感应端816，位移传感器感应端816固定连接有位移卡针817，位移卡针817固定安装在连接板820远离位移传感器815一侧，两个滑块818固定连接有连接件，位移传感器仓盖806开设有供连接件滑动的条形孔，壳体805下表面开设有供位移卡针817滑动的条形孔，这样的设置通过位移传感器815并配合位移卡针817能够对螺纹钢的位移进行精确的检测。

可实施的，再次参考图1，反力架801位于壳体805的两侧对称设置有第一磁铁808和第二磁铁809，壳体805封盖住通槽807后与第一磁铁808吸合，壳体805在通槽807被打开后与第二磁铁809吸合，从而使通槽在打开和关闭后，壳体不会发生晃动。

优选的，参考图1和图2，连接件包括设置在滑块818上的连接杆814，两根连接杆814上设置有调位固定片813，调位固定片813上设置有调位杆812。本方案优选转动机构包括转动架822，转动架822与壳体805固定连接，转动架822套装于设置在通槽807一侧的转轴821上。

参考图5，本方案还提供一种螺纹钢竖向有效预应力检测系统，其包括检测组件、连接螺纹钢1、油泵15、千斤顶7和反力架总成；

检测组件包括用于控制油泵15并接收压力传感器810和位移传感器815所采集到的信号的测试主机14，测试主机14与通信接头825和油泵15连接，油泵15连接有固定安装在法兰823上的千斤顶7，本方案所选用的千斤顶的型号为YDC800/42-50；

连接螺纹钢1贯穿设置在反力架801和千斤顶7内，其位于千斤顶7远离法兰823一侧的部分固定连接有供千斤顶7施加压力的固定部，连接螺纹钢1位于反力架801内的端部固定连接有用于连接被测螺纹钢2的连接套管3，被测螺纹钢2远离连接套管3一端与预埋件6固定连接；

被测螺纹钢2位于反力架801内部的部分插接有第二螺母11，第二螺母11位于托底垫板811的通孔内并且锁紧在第二垫板12上，第二垫板12位于托底垫板811远离反力架801的一侧并设置在工作面13上。

实施时，本方案优选预埋件6位于工作面13的下方，预埋件6包括固定连接有第一螺母9的第一垫板10；固定部包括固定连接有固定螺栓4的固定垫板5。

下面结合图1、图2、图3、图4和图5对本方案的反力架总成及螺纹钢竖向有效预应力检测系统的使用方式进行描述：

本方案的螺纹杆竖向有效预应力检测系统包含以下检测步骤：

准备阶段：首先将第二垫板12套装在被测螺纹钢2上并使用第二螺母11锁紧，使得三者固定在工作面13上。

然后将托底垫板811套装在第二螺母11外侧，并将被测螺纹钢2与连接螺纹钢1通过连接套管3固定连接，然后依次将反力架总成8、千斤顶7、固定垫板5、固定螺母4从上到下地连接起来，反力架总成8在安装过程中应保持位移传感器仓804与第一磁铁808吸合，使得位移传感器仓804位于反力架总成8的外部，以避免连接套管3在安装过程中对位移卡针817的移动造成阻碍的问题。

接着转动位移传感器仓804，使其与第二磁铁809吸合，然后调节调位杆812使位移卡针817的圆弧面与第二螺母11远离第二垫板12的一面紧密接触。

最后将通信接头825、油泵15与测试主机14连接，将千斤顶7与油泵15连接。

测试阶段：打开测试主机14，然后确认测试主机14、压力传感器810、位移传感器815、油泵15连接良好；确认位移卡针817的圆弧面与第二螺母11远离第二垫板12的一面紧密接触，通过测试主机14控制油泵15的工作，然后启动油泵15带动千斤顶7工作从而向外张拉被测螺纹钢筋2，当千斤顶7拉力值达到预紧设定值，即压力传感器810的读数达到T₀时，检测装置与第二垫板12之间的装配间隙被压缩排除，此时可将检测装置与第二垫板12视为一个刚性连的整体，记录此时的位移传感器815的读数为位移计算零点，即位移值S₀；千斤顶7继续向外张拉被测螺纹钢2，被测螺纹钢2受到张拉后会产生弹性形变而伸长，其在伸长过程中会向外移动，与被测螺纹钢2紧密连接的第二螺母11会随着被测螺纹钢2的伸长而向外移动，从而推动位移卡针发生移动，从而使位移传感器815检测到第二螺母11的位移，当移传感器815的读数为S₁时，测试主机14将控制千斤顶7停止张拉连接螺纹钢1，读出此时压力传感器810的压力值T₁。

预紧设定值T₀:连接螺纹钢1和被测螺纹钢2刚刚被拉紧时，千斤顶7的拉力可根据压力传感器7的感应值来确定，作为便于计算与测试的一种方式，连接螺纹钢1采用与被测螺纹钢2相同的规格。

对于整个预应力系统，连接螺纹钢1和被测螺纹钢2的伸长量为△S：

△S＝S₁-S₀。

连接螺纹钢1的形变量为△L₁：

其中B为连接螺纹钢1的横截面积；

E为连接螺纹钢1和被测螺纹钢2的弹性模量；L₁为连接螺纹钢1的长度；

T₁为连接螺纹钢1受到的拉力，其大小与千斤顶7受到的拉力大小和压力传感器810受到的拉力大小相等。

被测螺纹钢2在第二垫板下方部分形变量△L₂：

L₂为被测螺纹钢2在第二垫板下方部分长度；A为被测螺纹钢2的横截面积。

由位移关系：被测螺纹钢2张拉测试前后的形变量△L₃：△L₃＝△S-△L₁-△L₂。

由形变量与受力关系：被测螺纹钢2张拉测试前后的形变量△L₃：

T₂为被测螺纹钢2与第二螺母9连接处张拉测试前后增加的力值；

L为被测螺纹钢2与第二螺母9连接处张拉段的长度；

由被测螺纹钢2的受力关系可得到：T₁＝T₂+T；

T为被测螺纹钢2原有的张拉力(竖向有效预应力)；

综上各式可得到被测螺纹钢2原有的张拉力(竖向有效预应力)：

又因为连接螺纹钢1采用与被测螺纹钢2相同的规格，即B＝A，而通常千斤顶7拉力值达到预紧值T₀时，位移值可手动设置为零点，即S₀＝0，△S＝S₁；所以

可化简为

反力架801在受力过程中会发生微小形变，在精度要求不高的情况下可忽略不计，但是在对检测结果精度要求较高时，需要根据反力架801的弹性模量、横截面积可计算出反力架801在受力过程中的形变量△L₄作为位移补偿，即此时连接螺纹钢1和被测螺纹钢2的伸长量为：△S＝S₁+△L₄。

这样便能够完成对被测螺纹钢2的竖向有效预应力的测量。

综上所述，本实用新型解决了现有螺纹钢竖向有效预应力检测装置安装和操作不便的问题，能够方便并精确测量螺纹钢的竖向有效预应力。

Claims (7)

1.一种反力架总成，其特征在于，包括反力架(801)，所述反力架(801)的内部设置有空腔，所述反力架(801)一端开设凹槽(802)，所述凹槽(802)内固定安装有内部设有通孔的压力传感器(810)，所述反力架(801)开设凹槽(802)一端活动连接有固定法兰(823)，所述固定法兰(823)与压力传感器(810)的受力面紧密接触；

所述反力架(801)的另一端设置有托底垫板(811)；

所述反力架(801)的一个侧面开设有通槽(807)，所述通槽(807)中设置有位移传感器部(803)；所述位移传感器部(803)包括安装在通槽(807)内的位移传感器仓(804)，所述位移传感器仓(804)通过转动机构活动安装在反力架(801)上，所述位移传感器仓(804)内部安装有位移传感器(815)，所述反力架(801)上设置有用于整合压力传感器(810)和位移传感器(815)信号输出端的通信接头(825)和卡线槽(824)。

2.根据权利要求1所述的反力架总成，其特征在于，所述位移传感器仓(804)包括壳体(805)和与壳体(805)固定连接的位移传感器仓盖(806)，所述壳体(805)与所述转动机构固定连接，所述壳体(805)的内部设置有两个相互平行的滑轨(819)，所述滑轨(819)上滑动设置有滑块(818)，两块所述滑块(818)通过连接板(820)固定连接，所述位移传感器(815)安装在两块滑块(818)之间的壳体(805)内并位于所述连接板(820)上方，所述位移传感器(815)在远离所述位移传感器仓盖(806)一侧设置有位移传感器感应端(816)，所述位移传感器感应端(816)固定连接有位移卡针(817)，所述位移卡针(817)固定安装在连接板(820)远离位移传感器(815)一侧；

两块所述滑块(818)固定连接有连接件；

所述位移传感器仓盖(806)开设有供所述连接件滑动的条形孔，所述壳体(805)下表面开设有供位移卡针(817)滑动的条形孔。

3.根据权利要求2所述的反力架总成，其特征在于，所述反力架(801)上对称设置有位于壳体(805)两侧的第一磁铁(808)和第二磁铁(809)，所述壳体(805)封盖住通槽(807)后与第一磁铁(808)吸合，所述壳体(805)在通槽(807)被打开后与第二磁铁(809)吸合。

4.根据权利要求2所述的反力架总成，其特征在于，所述连接件包括设置在所述滑块(818)上的连接杆(814)，两根所述连接杆(814)上设置有调位固定片(813)，所述调位固定片(813)上设置有调位杆(812)。

5.根据权利要求3所述的反力架总成，其特征在于，所述转动机构包括转动架(822)，所述转动架(822)与壳体(805)固定连接，所述转动架(822)套装于所述通槽(807)一侧的转轴(821)上。

6.一种螺纹钢竖向有效预应力检测系统，其特征在于，包括检测组件、连接螺纹钢(1)、油泵(15)、千斤顶(7)和权利要求1-5任一所述的反力架总成；

所述检测组件包括用于控制所述油泵(15)并接收压力传感器(810)和位移传感器(815)所采集到的信号的测试主机(14)，所述测试主机(14)与所述通信接头(825)和油泵(15)连接，所述油泵(15)连接有固定安装在所述固定法兰(823)上的千斤顶(7)；

所述连接螺纹钢(1)贯穿设置在反力架(801)和千斤顶(7)内，其位于千斤顶(7)远离所述固定法兰(823)一侧的部分固定连接有供所述千斤顶(7)施加压力的固定部，所述连接螺纹钢(1)位于反力架(801)内的端部固定连接有用于连接被测螺纹钢(2)的连接套管(3)，所述被测螺纹钢(2)远离所述连接套管(3)的一端与预埋件(6)固定连接；

所述被测螺纹钢(2)位于反力架(801)内部的部分插接有第二螺母(11)，所述第二螺母(11)位于所述托底垫板(811)的通孔内并且锁紧在第二垫板(12)上，所述第二垫板(12)位于所述托底垫板(811)远离所述反力架(801)的一侧设置在工作面(13)上。

7.根据权利要求6所述的螺纹钢竖向有效预应力检测系统，其特征在于，所述预埋件(6)位于所述工作面(13)的下方，所述预埋件(6)包括固定连接有第一螺母(9)的第一垫板(10)；所述固定部包括固定连接有固定螺栓(4)的固定垫板(5)。

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