一种智能锚栓的制作方法

本发明涉及建筑工程锚固组件领域，尤其是涉及一种智能锚栓。

背景技术：

锚栓是一种把结构件与基底紧密固定的部件，锚栓一端深入到基底内部融为一体，另外一端通过垫片、螺母与结构件紧密连接。它常被用于公路桥梁、大坝、广告牌、幕墙、工业厂房等场所的设备安装与固定，以达到确保安装牢固的目的。

在实际应用中由于安装的不规范、环境发生变化以及自然老化等原因，使得锚栓预紧力超出承载范围或者出现松动，从而无法实现锚栓的有效承载，严重的情况下造成锚固件的脱落而产生事故。为了避免此类事故的发生，通常需要投入大量人力对锚栓目视监测来排查出现松动等异常状态的锚栓，此种排查不仅需要投入大量人力耗费较长时间，而且目视检查并不能可靠的发现存在安全隐患的锚栓。更为不利的是部分场合监测窗口时间有限但需要监测的锚栓量巨大，由此靠人力监测基本无法实现。例如在轨道交通中锚栓的监测难题就表现的异常突出。

因此亟待开发一种智能锚栓，以便能可靠的检测锚栓预紧力，在锚栓预紧力出现异常时能及时发出预警信息，提示排查安全隐患避免出现危险。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种智能锚栓，所述锚栓包括锚栓座、螺杆和螺母，还包括垫片，所述垫片套设在所述螺杆上，位于所述锚栓座和所述螺母之间，在所述垫片的第一方向上设置第一形变采集装置，所述第一形变采集装置将采集到的所述垫片在第一方向发生第一形变信号发送给提示装置，所述提示装置依据所述第一形变信号发出提示信息。

优选的，在所述垫片的第二方向上设置第二形变采集装置，所述第二形变采集装置将采集到的所述垫片在第二方向发生第二形变信号发送给提示装置，所述提示装置依据所述第一形变信号和第二形变信号发出提示信息。

优选的，所述第一方向与所述第二方向垂直。

优选的，所述第一方向为所述垫片的轴向方向，所述第一形变采集装置采集所述垫片在轴向发生的形变；所述第二方向为所述垫片的径向方向，所述第二形变采集装置采集所述垫片在径向发生的形变。

优选的，所述第一形变采集装置和所述第二形变采集装置均为电阻应变计。

优选的，所述垫片在第一方向上设置有第一容纳腔，所述第一容纳腔用于容纳第一形变采集装置；所述垫片在第二方向设置有第二容纳腔，所述第二容纳腔用于容纳第二形变采集装置。

优选的，还包括设置在所述螺杆上的扩底刀片，所述扩底刀片在所述智能锚栓锚定在基底中时滑动至所述锚栓座外周。

优选的，还包括固定在所述垫片上的支架，所述支架用于固定所述提示装置。

优选的，所示支架为半封闭结构，其中支架的开口固定在所述垫片上，封闭的部分用于固定所示提示装置。

优选的，当所述第一形变采集装置采集到的所述垫片在第一方向发生的形变超过所述智能锚栓在最大载荷所述垫片形变值时，所述第一形变信号为锚栓过载信号，所述提示装置发出过载提示信息。

优选的，当所述第一形变采集装置采集到的所述垫片在第一方向发生的形变小于所述智能锚栓在最小载荷所述垫片形变值时，所述第一形变信号为锚栓松动信号，所述提示装置发出松动提示信息。

优选的，所述提示装置为发声装置或者发光装置。

优选的，还包括信号处理模块和信号传输模块，所述信号处理模块通过所述信号传输模块接收所述第一形变信号，并根据第一形变信号控制所述提示装置发声或者发光。

根据本发明的智能锚栓，在垫片上设置形变采集装置，当锚栓的预紧力出现异常情况时，形变采集装置采集的形变值会发生变化并将该变化转为电信号发送给提示装置，提示装置根据转换的电信号发出相应的提示信息。该方案因能够实时的监测锚栓的预紧力并能够发出提示信息，工程人员能够方便快捷高效的发现异常锚栓，及时进行检查排除隐患避免发生危险，本申请的技术方案极大的提高锚栓的安全性能和可靠性，同时极大的节约了检修成本。

附图说明

图1为本发明智能锚栓的整体结构图

图2为本发明智能锚栓的垫片结构图

图3为本发明智能锚栓锚定在基底中固定被固定件的示意图

图4为本发明智能螺栓实现监测的电气框架示意图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

以下借助图1和图2对本发明的技术方案进行示意性说明，根据本发明实施方式的目的在于提供一种智能锚栓，该锚栓包括锚栓座10、螺杆11和螺母13，还包括垫片12，所述垫片12套设在所述螺杆上，位于所述锚栓座10和所述螺母13之间，在所述垫片12的第一方向上设置第一形变采集装置121，所述第一形变采集装置将采集到的所述垫片12在第一方向发生第一形变信号发送给提示装置30，所述提示装置30依据所述第一形变信号发出提示信息。

本实施例中锚栓的锚栓座10可以根据工程需要，根据锚定的基底硬度等因素设定的不同形状，如本实施例图1所示锚栓座11选择锥形，也可以设置成其他形状，只要锚栓座11的外径大于螺杆11外径，能起到锚定作用即可。本实施例中的垫片12在轴向的长度比较大，形变采集装置要能够设置在垫片12中。如图3所示，本实施例的智能锚栓以锚定在混凝土基底5中对钢板4进行固定为例说明工作原理。锚栓座11深入到混凝土基底5中，具体是可以在混凝土浇筑时预先埋入，在混凝土凝固后锚栓的锚栓座10和部分螺杆11就固定在混凝土基底5中，锚栓的另一部分螺杆穿过被固定钢板4的孔洞和垫片12被螺母13紧固，此时垫片12被螺母13紧固紧贴在钢板4上产生预紧力，通常情况通过数个锚栓固定一个钢板4或通过数个锚栓对钢板4的一个固定点进行固定。如果其中一个锚栓发生松动或者过紧时，垫片12会发生形变，形变采集装置121就可以采集到垫片12的形变并将该形变发送给提示装置30，提示装置30发出提示信息。

为了更可靠性的监测锚栓是否出现松动等异常情况，在所述垫片12的第二方向上设置第二形变采集装置122，所述第二形变采集装置122将采集到的所述垫片12在第二方向发生第二形变信号发送给提示装置30，所述提示装置30依据所述第一形变信号和第二形变信号发出提示信息。其中第一方向与所述第二方向垂直。例如第一方向为垫片12的轴向，第二方向为垫片12的径向。本实施例中的第一形变采集装置121和所述第二形变采集装置122可以选用电阻应变计，由于电子应变计结构简单体积小可以方便的安装在垫片12中。垫片12易于产生形变，例如在当垫片12与钢板4之间的压力变大时，垫片12厚度值会变小也即轴向发生形变，水平方向直径会增大也即径向发生形变，对应的两个电阻应变计发生形变产生第一形变信号和第二形变信号。

如图2所示具体描述垫片12的结构，该垫片12在第一方向上也即轴向设置有第一容纳腔，用于容纳电子应变计121；在第二方向也即垫片12的径向设置有第二容纳腔，用于容纳电子应变计122。当垫片12挤压后，其径向面往中心下沉发生形变，受力越大形变量越大。当垫片12受压力时其径向形变量大于轴向形变量可用做定量测试，而轴向测试可用于定性测试。综合两个方向测试数据，可以使得测试结果可靠度更高。

本方案的智能锚栓除了可以浇筑固定在混凝土中，还可以在已经凝固的混凝土或者岩石上固定，此时锚栓座10和部分螺杆11伸入混凝土或者岩石的预留孔中，使用胶粘剂将锚栓座、部分螺杆11与混凝土紧密粘接，使得锚栓、胶粘剂与混凝土融为一体。为了使得锚栓更牢靠的与混凝土融为一体，在所述螺杆11上增设扩底刀片14，该扩底刀片14在所述智能锚栓锚定在基底中时滑动至所述锚栓座10外周。以便增大锚栓座10的外径，更可靠的将锚栓锚定在混凝土或者由岩石中。当锚栓安装完毕后，扩底刀片向锚栓座10端移动，锚栓座10的锥形结构使得扩底刀片14扩开而形成锥形扩张的刀片。扩底刀片14与锚栓座10嵌入到混凝土中，当锚栓承受拉力时刀牙(即扩底刀片上的凸台)与混凝土产生摩擦力，此力可分解为水平方向的摩擦力与轴向的摩擦力。其中轴向的摩擦力使得混凝土产生向其外表面的压力，由于混凝土能够承受较高的压力，所以混凝土不会被破坏，锚栓也即不会松动。

为了方便的安装提示装置30，在垫片12的外周设置有用于固定提示装置30的固定架20。该固定架20设置成半封闭形，例如设置成如图1所示的u形结构，其中u形的开口固定在垫片12上，固定方式可以是焊接或者螺栓固定等，如图2示例，垫片12上设置有螺栓孔，u形固定支架20通过螺栓固定在垫片12上，在u形结构的封闭部分，也即u形底部位置用于固定提示装置30，该固定架20也可以选择与垫片12一体成型。

在本实施例智能锚栓可以实时监测锚栓的状态，以下从电气部分描述智能锚栓的监测框架，如图4所示，本发明的智能锚栓监测系统包括电源308、放大电路303，模数转换电路304、微控制器305、通信电路307和状态提示电路306。电源308中使用电池给设备供电上述各部分提供电力，电阻应变计121或者122采集的信号经放大电路303放大之后被模数转换电路304转换为数字信号，数字信号被送往微控制器305，微控制器305根据上述数字信号控制状态提示电路306和通信电路307工作。具体的多个电阻应变计121组成电桥电路，电源308给电桥提供激励电源，电桥输出低于5mv微弱的电压信号，经放大电路303放大为至少50mv以上模拟电压信号。模拟信号经过模数转换电路304把模拟信号转换为数字信号。

本实施中当所述电阻应变计121采集到的所述垫片12在第一方向发生的形变超过所述智能锚栓在最大载荷所述垫片12形变值时，所述第一形变信号为锚栓过载信号，所述提示装置30发出过载提示信息。例如在安装时，如果对螺母13施加的力过大会导致螺杆11上的螺纹被损坏，为此在锚栓的载荷接近最大值时，提示装置30便发出过载提示信息，提示不可对施力旋紧螺母13，由此可以避免锚栓被破环。

当所述电阻应变计122采集到的所述垫片在轴向发生的形变小于所述智能锚栓在最小载荷所述垫片形变值时，所述第一形变信号为锚栓松动信号，所述提示装置发出松动提示信息。例如当其中一个锚栓发生松动时，此时垫片12与钢板4之间的预紧力将减小甚至消失，提示装置30便发出松动提示信息。

为了有效的提示工程人员实时了解锚栓的状态，本实施例中的提示装置30为发声装置或者发光装置。当提示装置30接收到过载或者松动信号时可以发出不同的声音或者不同的光。如下具体描述提示装置30，提示装置30包括有信号处理模块和信号传输模块，其中信号处理模块根据接收到的第一形变信号和/或第二形变信号控制该提示装置发出提示信息，例如当提示装置30为发声装置时，典型的发声装置可以选用蜂鸣器302，信号处理模块根据第一形变信号是过载信号还是松动信号控制蜂鸣器发出不同的声音；例如提示装置30为发光装置，在提示装置上安装不同颜色的发光器件302，当接收到不同提示信号时发出不同的颜色光，如过载提示时发出红光，松动提示时发出蓝光。

本发明实施例中的传输模块包括传输线301用于将电阻应变计121或者122采集的信号传输至提示装置30的信号处理模块。为了更方便和智能的监测锚栓状态，在提示装置30中还可以设置发送模块，用于将锚栓的状态信息发送至远端，以便可以远程监控锚栓状态，例如将提示信号发送给远程监控系统可以实现远程对锚栓的检测。避免检修人员进行现场检修。

根据本发明的智能锚栓，在垫片12上设置形变采集装置121，当锚栓的预紧力出现异常情况时，形变采集装置121和/或122采集的形变值会发生变化并将该变化转为电信号发送给提示装置30，提示装置30根据转换的电信号发出相应的提示信息。该方案因能够实时的监测锚栓的预紧力并能够发出提示信息，工程人员能够方便快捷并高效的发现异常锚栓，及时进行检查排除隐患避免发生危险，本申请的技术方案极大的提高锚栓的安全性能和可靠性，同时极大的节约了检修成本。

在本说明书的描述中，参考术语“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发明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发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。