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專利名稱：壓電式張拉力監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量力的設(shè)備或裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到錨具鋼絞線組裝件的測試儀器。
背景技術(shù)：
目前預應力技術(shù)在土木工程中應用十分廣泛，在預應力混凝土結(jié)構(gòu)工程施工時，絕大多數(shù)是采用的是后張法:即先澆筑構(gòu)件混凝土，并在其中預留孔道或埋設(shè)套管，待混凝土達到要求強度后，將至少一根或多根鋼絞線穿入預留的孔道內(nèi)，用千斤頂支承于混凝土構(gòu)件端部，張拉鋼絞線，使構(gòu)件同時受到反力壓縮，待張拉到控制拉力，控制拉力的大小通過張拉設(shè)備上的油壓表來間接測量，即用特制的錨具(絕大多數(shù)采用的是YJM型錨具)將鋼絞線錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其預壓應力，在預留孔道內(nèi)壓注水泥漿，以保護鋼絞線不致銹蝕，使鋼絞線與混凝土粘結(jié)成為整體，協(xié)同工作。當采用YJM型錨具將鋼絞線錨固于混凝土構(gòu)件上后，混凝土獲得的預壓應力值是否滿足設(shè)計要求，這是由錨具的錨固力值決定，而工程施工中目前還沒有直接測量錨具錨固力值的可行方法，采用的是近似值，即認為錨具的錨固力值就是張拉設(shè)備上的油壓表給出的控制拉力值。由于YJM型錨具在錨固過程中預應力筋的滑移、內(nèi)縮以及錨口摩阻損失等因素，采用該控制拉力值顯然有誤差，誤差過大時會導致構(gòu)件預加應力小于設(shè)計值，從而留下工程隱患(工程建設(shè)中預壓應力值偏小的事故經(jīng)常出現(xiàn)，導致大梁預拱度偏小、嚴重時構(gòu)件開裂等)。為了確保工程質(zhì)量，精確得到錨固力的大小，合理估算YJM型錨具在錨固過程中由于預應力筋的滑移、內(nèi)縮以及錨口摩阻損失等帶來的錨固力損失值，有人通過在錨墊板和錨具之間安裝壓力傳感器來精確測量錨固力值，但這種做法只能供研究采用，不能在工程中廣泛推廣，因為一是壓力傳感器要占取空間，這樣將改變結(jié)構(gòu)幾何尺寸的設(shè)計；二是壓力傳感器不能重復使用，從而增加工程造價，因為每只壓力傳感器從幾百元到數(shù)千元。因此如何在施工過程中準確監(jiān)測YJM型錨具鋼絞線的張拉力是預應力混凝土結(jié)構(gòu)工程施工時需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種設(shè)計合理、安裝方便、穩(wěn)定性好、測量精度高、可以反復使用，并且不會改變結(jié)構(gòu)原設(shè)計的壓電式張拉力監(jiān)測裝置。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在被測的I根或3 5根中的每根鋼絞線外設(shè)置有夾片，夾片的外部設(shè)置有錨環(huán)，錨環(huán)外設(shè)置有圓環(huán)，圓環(huán)與錨環(huán)外表面之間圓環(huán)上至少設(shè)置有2個等分圓周的壓電傳感器，壓電傳感器通過數(shù)據(jù)線與計算機相連。本發(fā)明的壓電傳感器為:在殼體內(nèi)設(shè)置有密封套，密封套內(nèi)設(shè)置有壓電陶瓷塊，壓電陶瓷塊的上表面設(shè)置有上墊塊和導線、下表面設(shè)置有下墊塊，上墊塊與殼體內(nèi)上端之間安裝有彈簧。
本發(fā)明的設(shè)置在密封套內(nèi)的壓電陶瓷塊、上墊塊、下墊塊為圓柱體。本發(fā)明的密封套為橡膠密封套。由于本發(fā)明采用在圓環(huán)與錨環(huán)之間安裝有至少2個壓電傳感器，壓電傳感器將所接收到的鋼絞線所承載的拉力通過夾片引起錨環(huán)變形受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機，計算機按照事先設(shè)定的程序進行運算，輸出鋼絞線的張拉力。本發(fā)明具有穩(wěn)定性好、測量精度高、可以反復使用等優(yōu)點，可用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)工程施工時，監(jiān)測鋼絞線的張拉力，確保錨具錨固力滿足設(shè)計要求。


圖1是本發(fā)明實施例1的主視圖。圖2是圖1的左視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖2中壓電傳感器I的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。實施例1在圖1、2、3中，本實施例的壓電式張拉力監(jiān)測裝置由壓電傳感器1、夾片2、鋼絞線
3、圓環(huán)4、錨環(huán)5、計算機6聯(lián)接構(gòu)成。在被測的鋼絞線3外安裝有夾片2，夾片2的錐角為15°，夾片2的外部套裝有錨環(huán)5，夾片2和錨環(huán)5的幾何形狀與現(xiàn)有工程中使用的錨具相同，錨環(huán)5的中心加工有中心孔，中心孔為錐形孔，中心孔的錐度與夾片2的錐度相同。錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有2個壓電傳感器1，2個壓電傳感器I的中心線在同一條直徑上。2個壓電傳感器I通過數(shù)據(jù)線與計算機6相連，計算機6內(nèi)設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換器，鋼絞線3在張拉力的作用下通過夾片2引起錨環(huán)5發(fā)生變形，由于圓環(huán)4不變形，錨環(huán)5對2個壓電傳感器I加壓，2個壓電傳感器I將接收到的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。圖4給出了本實施例的壓電傳感器I的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖4中，本實施例的壓電傳感器I由殼體1-1、彈簧1-2、導線1-3、上墊塊1-4、密封套1-5、壓電陶瓷塊1_6、下墊塊
1-7聯(lián)接構(gòu)成。在殼體1-1內(nèi)安裝有密封套1-5，密封套1-5為橡膠密封套。密封套1-5內(nèi)安裝有壓電陶瓷塊1-6，壓電陶瓷塊1-6用于受到壓力時產(chǎn)生電信號，壓電陶瓷塊1-6的上表面用膠粘接有上墊塊1-4，壓電陶瓷塊1-6的上表面焊接有導線1-3，壓電陶瓷塊1-6將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號通過導線1-3輸出，壓電陶瓷塊1-6的下表面用膠粘接有下墊塊1-7，壓電陶瓷塊1-6、上墊塊1-4、下墊塊1-7的幾何形狀均為圓柱體。上墊塊1-4與殼體1-1內(nèi)上端之間安裝有彈簧1-2，彈簧1-2用于壓電陶瓷塊1-6不受力時恢復到原來位置。實施例2 在本實施例中，在錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有3個壓電傳感器1，3個壓電傳感器I的中心線之間的夾角為120°，壓電傳感器I的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，3個壓電傳感器I將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例3在本實施例中，在錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有4個壓電傳感器1，4個壓電傳感器I的中心線之間的夾角為90°，壓電傳感器I的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，4個壓電傳感器I將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例4在本實施例中，在錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有6個壓電傳感器1，6個壓電傳感器I的中心線之間的夾角為60°，壓電傳感器I的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，6個壓電傳感器I將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例5在以上的實施例1 4中，在3根鋼絞線3的每根鋼絞線3外安裝有夾片2，3組夾片2的外圍安裝有錨環(huán)5，錨環(huán)5的軸向加工有3個錐形孔，錐形孔的錐角與實施例1相同，每根鋼絞線外的夾片2安裝在I個錐形孔內(nèi)，錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有3個壓電傳感器1，3個壓電傳感器I將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例6在以上的實施例1 4中，在4根鋼絞線3的每根鋼絞線3外安裝有夾片2，4組夾片2的外圍安裝有錨環(huán)5，錨環(huán)5的軸向加工有4個錐形孔，錐形孔的錐角與實施例1相同，每根鋼絞線外的夾片2安裝在I個錐形孔內(nèi)，錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有4個壓電傳感器1，4個壓電傳感器I將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例7在以上的實施例1 4中，在5根鋼絞線3的每根鋼絞線外安裝有夾片2，5組夾片2的外圍安裝有錨環(huán)5，錨環(huán)5的軸向加工有5個錐形孔，錐形孔的錐角與實施例1相同，每根鋼絞線外的夾片2安裝在I個錐形孔內(nèi)，錨環(huán)5外套裝有圓環(huán)4，圓環(huán)4與錨環(huán)5外表面之間在圓環(huán)4上通過螺紋均布固定安裝有5個壓電傳感器1，5個壓電傳感器I將接收到因鋼絞線3所承受的拉力、鋼絞線3通過夾片2引起錨環(huán)5變形而受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。根據(jù)上述原理還可設(shè)計出另外一種具體結(jié)構(gòu)的壓電式張拉力監(jiān)測裝置，但均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的工作原理如下:在現(xiàn)場預應力張拉力施工過程中，隨著鋼絞線3張拉力增大，鋼絞線3通過夾片2使錨環(huán)5的變形也隨著增大，在圓環(huán)4與錨環(huán)5之間安裝有壓電傳感器1，壓電傳感器I因錨環(huán)5的變形受到壓力而產(chǎn)生電信號輸出到計算機6，計算機6按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線3的張拉力。
權(quán)利要求
1.一種壓電式張拉力監(jiān)測裝置，在被測的I根或3 5根中的每根鋼絞線(3)外設(shè)置有夾片(2)，夾片(2)的外部設(shè)置有錨環(huán)(5)，其特征在于:錨環(huán)(5)外設(shè)置有圓環(huán)(4)，圓環(huán)(4)與錨環(huán)(5)外表面之間圓環(huán)(4)上至少設(shè)置有2個等分圓周的壓電傳感器(1)，壓電傳感器(I)通過數(shù)據(jù)線與計算機(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式張拉力監(jiān)測裝置，其特征在于所述的壓電傳感器(I)為:在殼體(1-1)內(nèi)設(shè)置有密封套(1-5)，密封套(1-5)內(nèi)設(shè)置有壓電陶瓷塊(1-6)，壓電陶瓷塊(1-6)的上表面設(shè)置有上墊塊(1-4)和導線(1-3)、下表面設(shè)置有下墊塊(1-7)，上墊塊(1-4)與殼體(1-1)內(nèi)上端之間安裝有彈簧(1-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電式張拉力監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的設(shè)置在密封套(1-5)內(nèi)的壓電陶瓷塊(1-6)、上墊塊(1-4)、下墊塊(1-7)為圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓電式張拉力監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的密封套(1-5)為橡膠密封套。
全文摘要
一種壓電式張拉力監(jiān)測裝置，在被測的1根或3～5根中的每根鋼絞線外設(shè)置有夾片，夾片的外部設(shè)置有錨環(huán)，錨環(huán)外設(shè)置有圓環(huán)，圓環(huán)與錨環(huán)外表面之間至少設(shè)置有2個等分圓周的壓電傳感器，壓電傳感器通過數(shù)據(jù)線與計算機相連，壓電傳感器將接收到的鋼絞線所承載的拉力通過夾片引起錨環(huán)變形受到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號輸出到計算機，計算機按照事先設(shè)定的程序進行運算，計算出鋼絞線的張拉力。本發(fā)明具有穩(wěn)定性好、測量精度高、可以反復使用等優(yōu)點，可用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)工程施工時，監(jiān)測鋼絞線的張拉力。
文檔編號G01L5/10GK103207041SQ20131016819
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者王建華, 陳 峰, 任更鋒, 賈利強, 張煥濤 申請人:長安大學