CN218759977U - 一种可测力锚垫板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种可测力锚垫板，锚垫板的中间为供锚索穿过的锚孔，锚孔的内壁上设置有若干应变片压力传感器，应变片压力传感器沿锚索轴线方向贴于锚孔内壁、并可与锚垫板协同变形；锚垫板上还安装有控制器和显示装置，若干应变片压力传感器的信号输出端分别与控制器的对应输入端电连接，控制器的输出端与显示装置电连接。本实用新型通过在锚垫板锚孔的内壁上安装多个应变片压力传感器，能够测量锚垫板不同位置所受压力；由控制器采集所有应变片压力传感器的数据，并经过处理得到各个应变片压力传感器对应位置的力值，计算其相对大小和平均值得到相应的力值差和锚固力，并由显示装置显示，方便现场施工人员实时观测张拉过程锚固力变化情况。

Description

一种可测力锚垫板

技术领域

本实用新型属于预应力锚固技术领域，具体涉及一种可测力锚垫板。

背景技术

随着预应力技术的发展，后张预应力结构在隧道锚固工程中得到广泛使用并且起到了良好的支护加固作用。锚固力是评价预应力结构作用的重要参数，也是预应力结构的最大承载能力。隧道张拉锚索时，一般由张拉千斤顶读出张拉控制力，但无法获得锚索回缩、锚具变形、混凝土变形后的锚固力。

CN201110141414.2披露了一种预应力锚索锚固力实时监测系统，其在锚夹具与钢垫板之间设置测力传感器，测力传感器连接有信号传输系统，是一个可以远程监测、安全性能好且测量精度高的预应力锚索锚固力实时监测系统。但在实际张拉过程中，可能出现钢垫板受力不均匀及锚固力超限的情况，锚固力过大会导致钢垫板压坏或混凝土压碎，危及工程结构和人身安全。然而前述技术方案存在如下技术问题：1）不能对钢垫板受力不均匀进行监测；2）工人不能现场及时读取锚固力；3）不能对锚固力超限进行预警。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种可测力锚垫板。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种可测力锚垫板，锚垫板套设在锚索外，锚垫板设在锚墩与锚夹具之间并与两者抵紧进行力的传递，锚垫板的中间为供锚索穿过的锚孔，锚孔的内壁上设置有周向间隔分布的N个应变片压力传感器，所述N为正整数，应变片压力传感器均沿锚索轴线方向贴于锚孔内壁、并可与锚垫板协同变形；锚垫板的外表面上还安装有控制器和显示装置，若干应变片压力传感器的信号输出端分别与控制器的对应输入端电连接，控制器的输出端与显示装置电连接。

上述技术方案，通过在锚垫板锚孔的内壁上安装N个应变片压力传感器，能够测量锚垫板不同位置所受压力；由控制器采集所有应变片压力传感器的数据，并经过处理得到各个应变片压力传感器对应位置的力值，计算其相对大小和平均值得到相应的力值差和锚固力，并由显示装置显示，方便现场施工人员实时观测张拉过程锚固力变化情况。本实用新型将应变片压力传感器、控制器和显示装置集成在锚垫板上，安装方便。

在本实用新型的一种优选实施方式中，显示装置安装于锚垫板靠近锚夹具的外端面，显示装置位于锚夹具的外侧。

上述技术方案，显示装置位于锚垫板的外端面，便于施工人员观察。

在本实用新型的一种优选实施方式中，锚垫板与锚夹具接触的外端面开设有径向线槽，径向线槽的内端与锚孔相通，应变片压力传感器的连接线穿过径向线槽向外延伸，应变片压力传感器连接线的外表面位于径向线槽中。

上述技术方案，通过设置径向线槽将应变片压力传感器的连接线引出，使得锚夹具不会压到连接线，延迟连接线的寿命。

在本实用新型的一种优选实施方式中，锚垫板的外端面开设有位于径向线槽外侧的环形线槽，所有径向线槽外端与环形线槽相通，应变片压力传感器的连接线穿过径向线槽后位于环形线槽中。

上述技术方案，通过增设环形线槽来铺设连接线，更美观。

在本实用新型的一种优选实施方式中，应变片压力传感器的表面覆盖有ab胶层，ab胶层完全覆盖应变片压力传感器。

上述技术方案，ab胶层使应变片压力传感器本身具有一定的防水防潮的能力，延迟其使用寿命。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，锚孔的内壁上还安装有罩设在应变片压力传感器外的保护罩，保护罩与锚孔内壁通过密封圈密封连接，保护罩与应变片压力传感器一一对应设置。

上述技术方案，保护罩对应变片压力传感器起到二次保护作用，可防止应变片压力传感器受外部冲击磨损，保证应变片压力传感器的有效性。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，锚垫板上还安装有电源模块，由电源模块为控制器和显示装置供电；锚垫板上还安装有与控制器的输出控制端电连接的报警器，由电源模块为报警器供电。

上述技术方案，将电源模块也集成到锚垫板上，无需使用现场的电源，使用更方便；当张拉施工过程中，超过锚固力实测值≥锚固力阈值时，报警器自动实时预警，从而减少锚垫板的损坏率，保证现场施工安全和避免质量风险。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，控制器包括与应变片压力传感器一一对应的比较器，比较器的第一输入端与对应应变片压力传感器的输出端连接，比较器的第二输入端与阈值存储器连接，所有比较器的输出端经过与门后与第一报警器的报警信号输入端连接。

上述技术方案，通过设置比较器和阈值存储器，在每个应变片压力传感器所测锚垫板对应位置处的压力超过阈值，则第一报警器进行报警。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，控制器还包括均值获取芯片，应变片压力传感器的输出端分别与并串转换芯片的并行输入端连接，并串转换芯片的串行输出端与均值获取芯片的输入端连接，均值获取芯片的输出端与显示装置的锚固力输入端连接；均值获取芯片的输出端还与锚固力比较器的第一输入端连接，锚固力比较器的第二输入端与锚固力阈值存储器连接，锚固力比较器的输出端与第二报警器的报警信号输入端连接。

上述技术方案，通过设置均值获取芯片、并串转换芯片和锚固力阈值存储器，当锚固力实测值超过锚固力阈值时，第二报警器进行报警，提醒现场工作人员。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，控制器还包括N-1个减法器，第i个减法器的被减数输入端与第1应变片压力传感器的信号输出端连接，第i个减法器的减数输入端与第i+1个应变片压力传感器的信号输出端连接，i=1、2、3、…、N-1；第i减法器的输出端连接有第i个均值芯片，第i个均值芯片的输出端与第i个求差值的比较器的第一输入端连接，差值比较器的第二输入端与差值阈值存储器连接，差值比较器的输出端均与第三报警器的报警信号输入端连接。

上述技术方案，通过设置减法器、均值芯片和差值阈值存储器，当各处力值差超过差值阈值时，第三报警器进行报警，提醒现场工作人员。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是本申请实施例的可测力锚垫板的安装结构示意图。

图2是本申请实施例的可测力锚垫板的俯视结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：锚墩10、锚夹具20、锚垫板30、锚孔301、径向线槽302、环形线槽303、应变片压力传感器31、保护罩32、控制器33、显示装置34、电源模块35、报警器36。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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。

本实用新型提供了一种可测力锚垫板，如图1和图2所示，锚垫板30套设在锚索外，锚垫板30设在锚墩10与锚夹具20之间并与两者抵紧进行力的传递。其中，锚垫板30的中间为供锚索穿过的锚孔301，锚索的所有钢绞线均从这一锚孔301中穿过，锚孔301的内壁上设置有周向间隔分布的N个应变片压力传感器31，N为正整数，应变片压力传感器31均沿锚索轴线方向贴于锚孔301内壁、并可与锚垫板30协同变形。图2所示为设置四个应变片压力传感器31，四个应变片压力传感器31周向均匀的分布在锚孔301内壁上。

锚垫板30的外表面上还安装有控制器33和显示装置34，显示装置34安装于锚垫板30靠近锚夹具20的外端面(图1所示的上端面) ，便于观看，显示装置34位于锚夹具20的外侧；若干应变片压力传感器31的信号输出端分别与控制器33的输入端电连接，控制器33的输出端与显示装置34电连接。

本实用新型通过在锚垫板30锚孔301的内壁上安装多个应变片压力传感器31，由控制器33采集所有应变片压力传感器31的数据，并经过处理得到各个应变片压力传感器31对应位置的力值，计算其相对大小和平均值得到相应的力值差和锚固力，各种力值由显示装置34显示。由此现场施工人员可根据显示装置34的示数，及时获知锚垫板30各处受力情况、各处力值差和锚固力。

在另一优选的实施方式中，锚垫板30与锚夹具20接触的外端面(图1的上端面)开设有径向线槽302，优选四个应变片压力传感器31各对应设置一根径向线槽302，周向均匀设置四根径向线槽302，径向线槽302的内端与锚孔301相通，四个应变片压力传感器31的连接线分别穿过四个径向线槽302向外延伸，应变片压力传感器31连接线的外表面位于径向线槽302中，则锚夹具20与锚垫板30抵紧后，不会压住应变片压力传感器31的连接线。

在另一优选的实施方式中，锚垫板30的外端面还开设有位于径向线槽302外侧的环形线槽303，所有径向线槽302外端与环形线槽303相通，应变片压力传感器31的连接线穿过径向线槽302后位于环形线槽303中，更美观，避免连接线杂乱。在本实施方式中，显示装置34位于右侧的径向线槽302外侧，右侧的径向线槽302还从显示装置34的底部径向向外延伸至控制器33。

在另一优选的实施方式中，应变片压力传感器31的表面涂抹ab胶并形成ab胶层，ab胶层完全覆盖应变片压力传感器31，使应变片压力传感器31本身具有一定的防水防潮的能力。

进一步优选地，锚孔301的内壁上还安装有罩设在应变片压力传感器31外的保护罩32，四个保护罩32与四个应变片压力传感器31一一对应设置，保护罩32与锚孔301内壁通过密封圈密封连接，密封圈固定在保护罩32开口处，通过挤压器压紧密封圈使保护罩32紧贴在锚孔301内壁上。保护罩32上部具有导线通孔，应变片压力传感器31的连接线通过导线通孔引出，并顺着径向线槽302和环形线槽303引申至锚垫板30外侧连接至控制器33。

在另一优选的实施方式中，锚垫板30上还安装有电源模块35，电源模块35为充电电池，由电源模块35为控制器33和显示装置34供电。

在另一优选的实施方式中，锚垫板30上还安装有与控制器33的输出控制端电连接的报警器36，也由电源模块35为报警器36供电，报警器36包括但不限于为声光报警器36。

在一种优选的实施方式中，控制器33包括与应变片压力传感器31一一对应的比较器，比较器的第一输入端与对应应变片压力传感器31的输出端连接，比较器的第二输入端与阈值存储器连接，所有比较器的输出端经过与门后与第一报警器36的报警信号输入端连接。

张拉时，控制器33采集各应变片压力传感器31的数据，当控制器33采集到的各点所测力值中的任意一项实测值≥阈值时，第一报警器自动持续预警鸣笛和闪光。

在另一优选实施方式中，控制器33还包括均值获取芯片(均值获取芯片的型号可采用STM32F4)，应变片压力传感器31的输出端分别与并串转换芯片(并串转换芯片的型号可采用4HC165或CD4014)的并行输入端连接，并串转换芯片的串行输出端与均值获取芯片的输入端连接，均值获取芯片的输出端与显示装置34的锚固力输入端连接。均值获取芯片的输出端还与锚固力比较器的第一输入端连接，锚固力比较器的第二输入端与锚固力阈值存储器连接，锚固力比较器的输出端与第二报警器36的报警信号输入端连接。

张拉时，控制器33将一段时间内读取到的各应变片压力传感器31的数据求和取平均，作为锚固力实测值，在锚固力实测值≥锚固力阈值时，锚固力阈值可以设定为最大锚固力，第二报警器报警。

在另一优选实施方式中，控制器33还包括N-1个减法器(减法器的型号可采用芯片74LS283，CI置1)，第i个减法器的被减数输入端与第1应变片压力传感器的信号输出端连接，第i个减法器的减数输入端与第i+1个应变片压力传感器的信号输出端连接，i=1、2、3、…、N-1。第i减法器的输出端连接有第i个均值芯片(该均值芯片的型号可采用LM324或者HA1774)，第i个均值芯片的输出端与第i个求差值的比较器的第一输入端连接，差值比较器的第二输入端与差值阈值存储器连接，差值比较器的输出端均与第三报警器的报警信号输入端连接。

张拉时，控制器33采集各应变片压力传感器31的数据、并两两做差值，当各点所测力值差中的任意一项实测值≥差值阈值时，第三报警器报警。其中，差值阈值设定为允许差值的95%。

需要说明的是，本实用新型的可测量锚垫板30还可与远程采集传输设备连接，实现锚固力长期监测。

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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可测力锚垫板，所述锚垫板套设在锚索外，所述锚垫板设在锚墩与锚夹具之间并与两者抵紧进行力的传递，其特征在于，所述锚垫板的中间为供锚索穿过的锚孔，所述锚孔的内壁上设置有周向间隔分布的N个应变片压力传感器，所述N为正整数，所述应变片压力传感器均沿锚索轴线方向贴于锚孔内壁、并可与锚垫板协同变形；

所述锚垫板的外表面上还安装有控制器和显示装置，若干应变片压力传感器的信号输出端分别与控制器的对应输入端电连接，控制器的输出端与所述显示装置电连接。

2.如权利要求1所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述显示装置安装于锚垫板靠近锚夹具的外端面，所述显示装置位于锚夹具的外侧。

3.如权利要求1所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述锚垫板与锚夹具接触的外端面开设有径向线槽，所述径向线槽的内端与所述锚孔相通，应变片压力传感器的连接线穿过所述径向线槽向外延伸，应变片压力传感器连接线的外表面位于所述径向线槽中。

4.如权利要求3所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述锚垫板的外端面开设有位于所述径向线槽外侧的环形线槽，所有径向线槽外端与所述环形线槽相通，应变片压力传感器的连接线穿过径向线槽后位于所述环形线槽中。

5.如权利要求1所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述应变片压力传感器的表面覆盖有ab胶层，所述ab胶层完全覆盖所述应变片压力传感器。

6.如权利要求1-5中任一项所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述锚孔的内壁上还安装有罩设在应变片压力传感器外的保护罩，所述保护罩与锚孔内壁通过密封圈密封连接，所述保护罩与应变片压力传感器一一对应设置。

7.如权利要求1-5中任一项所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述锚垫板上还安装有电源模块，由所述电源模块为所述控制器和显示装置供电；

所述锚垫板上还安装有与所述控制器的输出控制端电连接的报警器，由所述电源模块为报警器供电。

8.如权利要求7所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述控制器包括与应变片压力传感器一一对应的比较器，比较器的第一输入端与对应应变片压力传感器的输出端连接，比较器的第二输入端与阈值存储器连接，所有比较器的输出端经过与门后与第一报警器的报警信号输入端连接。

9.如权利要求8所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述控制器还包括均值获取芯片，应变片压力传感器的输出端分别与并串转换芯片的并行输入端连接，并串转换芯片的串行输出端与均值获取芯片的输入端连接，均值获取芯片的输出端与显示装置的锚固力输入端连接；

均值获取芯片的输出端还与锚固力比较器的第一输入端连接，锚固力比较器的第二输入端与锚固力阈值存储器连接，锚固力比较器的输出端与第二报警器的报警信号输入端连接。

10.如权利要求9所述的一种可测力锚垫板，其特征在于，所述控制器还包括N-1个减法器，

第i个减法器的被减数输入端与第1应变片压力传感器的信号输出端连接，第i个减法器的减数输入端与第i+1个应变片压力传感器的信号输出端连接，i=1、2、3、…、N-1；

第i减法器的输出端连接有第i个均值芯片，第i个均值芯片的输出端与第i个求差值的比较器的第一输入端连接，差值比较器的第二输入端与差值阈值存储器连接，差值比较器的输出端均与第三报警器的报警信号输入端连接。

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