一种支承式锚具的张拉装置及其使用方法与流程

本发明涉及预应力建筑施工技术领域，特别涉及一种支承式锚具的张拉装置及其使用方法。

背景技术：

支承式锚具是预应力锚具的一种类型，目前主要为螺母锚具，具有锚固效率高、锚固损失小的特点，主要用于竖向或横向直线线型的短束预应力筋，此类预应力筋锚固损失占到整个预应力损失的70％以上，所以，对锚固效率的要求比较高。

支承式锚具属于被动锚固，需要在张拉后通过螺母对预应力螺杆(或预应力钢棒)的旋紧锁定来实现预应力施加的效果，螺母是否拧固是预应力螺杆(或预应力钢棒)预应力长期有效的一个重要影响因子，目前，螺母的旋紧锁定操作均由人工并通过简易工具来实现，不但受到操作工艺和操作空间的限制，增大了锚固损失，而且，很难直接判断预应力的施加效果，需要借助间接测量手段，施工管理成本比较高。

技术实现要素：

针对现有支承式锚具的螺母旋紧锁定依赖人工操作，不但受到操作工艺和操作空间的限制，增大了锚固损失，而且螺母锁定力测量不便及成本高的问题。本发明的目的是提供一种支承式锚具的张拉装置及其使用方法，在液压控制系统的控制下，钢绞线的预应力张拉及支承式锚具螺母拧固操作衔接紧密，消除了支承式锚具螺母锁定受人为因素和操作空间限制的影响，降低了锚固损失；利用液压控制系统的压力表监测第一液压油缸和第二液压油缸的压力数据并控制其制动，使得螺母的拧固力更精确，解决了支承式锚具螺母锁定力测量不便及成本高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种支承式锚具的张拉装置，包括：张拉千斤顶，包括张拉机构及与其连接的第一液压油缸，所述张拉千斤顶套设于钢绞线并对所述钢绞线进行预应力张拉；

拧固器，其固定于所述张拉千斤顶的底部，用于紧固套设于所述钢绞线的支承式锚具的螺母；所述拧固器包括：与所述支承式锚具的螺母相匹配且套设于所述螺母外侧的套筒，套设于所述套筒外并能够带动所述套筒转动以拧固螺母的传动机构，与所述传动机构连接的第二液压油缸，以及；

液压控制系统，分别与所述张拉千斤顶的第一液压油缸和所述拧固器的第二液压油缸油路连接，所述液压控制系统的进油压力表和回油压力表用于监测所述第一液压油缸和所述第二液压油缸的压力数据。

优选的，所述传动机构包括传动转筒、制动环、复位弹簧及制动块，所述传动转筒的中空内腔与所述套筒的外轮廓相匹配且套设于所述套筒底部，所述传动转筒底部边缘沿周向均布有驱动齿轮，所述制动环具有圆环形主体并设有向外侧凸起的旋转接头，所述圆环形主体与所述传动转筒同轴并套设于所述传动转筒外，且所述圆环形主体与所述传动转筒之间留有环形间隙，所述制动环旋转接头的一端与所述第二液压油缸的活塞铰接，所述旋转接头的另一端还设有与所述圆环形主体内腔连通的限位槽，所述制动块嵌设于所述限位槽内且与所述限位槽的内壁接触，所述制动块的远离所述传动转筒的一侧与所述限位槽底部之间设置所述复位弹簧，所述制动块的靠近所述传动转筒的一侧设置的弧形齿轮能够与所述传动转筒的驱动齿轮相咬合。

优选的，所述限位槽的侧壁还设有阻力杆。

优选的，所述液压控制系统还包括：与所述进油压力表和所述回油压力表油路连接的三位四通阀、油泵、安全阀及油箱，且所述三位四通阀分别与所述第一液压油缸、所述第二液压油缸连通。

优选的，所述拧固器还包括设置于所述套筒、传动机构、第二液压油缸外的壳体，所述壳体与张拉千斤顶同轴，所述壳体表面设有进油口和出油口，其分别与所述液压控制系统、所述第一液压油缸、所述第二液压油缸油路连接。

优选的，所述壳体侧壁的底部还设有观察口。

另外，本发明还提供了一种支承式锚具的张拉装置的使用方法，步骤如下：

s1：将待实施预应力张拉的钢绞线的一端穿入结构物的预留孔道，将支承式锚具的锚垫板和螺母依次套设于钢绞线，所述锚垫板紧贴所述结构物上表面，所述螺母与所述锚垫板之间预留有一间隙；在所述支承式锚具的螺母上套设套筒，并使所述螺母部分外露于所述套筒底端；将所述支承式锚具的张拉装置套设于所述钢绞线外侧，并使其与所述钢绞线同轴，将传动机构套设于所述套筒外，安装液压控制系统使其分别与张拉千斤顶的第一液压油缸和拧固器的第二液压油缸连接；

s2：通过所述液压控制系统启动所述张拉千斤顶的第一液压油缸，对所述钢绞线进行预应力张拉，待所述钢绞线张拉达到工艺要求时，通过所述液压控制系统关闭第一液压油缸并启动所述拧固器的第二液压油缸，通过所述传动机构带动所述套筒旋转，直至拧固所述支承式锚具的螺母，同时，通过所述液压控制系统的进油压力表和回油压力表监测所述第一液压油缸和所述第二液压油缸的压力数据，进而判断预应力施加效果；

s3：所述钢绞线张拉结束且所述支承式锚具紧固后，拆除所述支承式锚具的张拉装置。

优选的，所述步骤s2中，对所述钢绞线进行预应力张拉后，控制所述液压控制系统的三位四通阀使所述张拉千斤顶的油路关闭而所述拧固器的油路打开，初始状态时，所述第二液压油缸与所述传动机构的制动环轴线呈一夹角设置，制动块的弧形齿轮与传动转筒的驱动齿轮不咬合，所述第二液压油缸进油并推动制动环沿其中心转动；当所述制动环的轴线与所述第二液压油缸处于垂直状态时，复位弹簧受压并推动制动块移动，使得所述制动块的弧形齿轮与所述传动转筒的驱动齿轮相咬合，从而通过所述套筒带动所述螺母旋转；所述第二液压油缸继续推动制动环转动，再次使得所述第二液压油缸与所述制动环轴线呈一夹角设置，所述复位弹簧处于松驰状态，所述制动块的弧形齿轮与传动转筒的驱动齿轮不咬合，停止旋转所述螺母；所述第二液压油缸回油并带动所述制动环回复原位，如此反复，直至拧紧所述螺母。

优选的，所述步骤s3中，通过监测所述液压控制系统的进油压力表和回油压力表的压力数据计算得出预应力的数值，判断预应力施加效果的优劣。

优选的，所述步骤s1中，在所述钢绞线上套设工具螺母，且所述工具螺母位于所述张拉千斤顶的顶部，所述步骤s3中，所述支承式锚具的螺母紧固后，拔出所述支承式锚具的张拉装置。

本发明的效果在于：

本发明的支承式锚具的张拉装置，包括套设于待张拉钢绞线外侧的张拉千斤顶和拧固器，张拉千斤顶对钢绞线进行预应力张拉，拧固器的传动机构带动套筒转动以拧固支承式锚具的螺母，钢绞线张拉后通过传动机构跟进拧固螺母，不需要移动张拉装置，能够有效减少人力，而且螺母能够完全拧固在锚垫板上，有效减少了预应力损失；张拉千斤顶的第一液压油缸及拧固器的第二液压油缸均在液压控制系统的控制下工作，钢绞线的预应力张拉及支承式锚具螺母拧固操作衔接紧密，消除了支承式锚具螺母锁定受人为因素和操作空间限制的影响，降低了锚固损失；尤其重要的是，本发明利用液压控制系统的压力表监测第一液压油缸和第二液压油缸的压力数据并控制其制动，使得螺母的拧固力更精确，解决了支承式锚具螺母锁定力测量不便及成本高的问题，综上，本发明的支承式锚具的张拉装置结构简单、便于携带、操作方便，而且安全性高。

本发明支承式锚具的张拉装置的使用方法，在支承式锚具的螺母上套设套筒，将支承式锚具的张拉装置的传动机构套设于套筒外，安装液压控制系统，通过液压控制系统启动张拉千斤顶的第一液压油缸，对钢绞线进行预应力张拉，待钢绞线张拉达到工艺要求时，通过液压控制系统启动拧固器的第二液压油缸，通过传动机构带动套筒旋转，直至拧固支承式锚具的螺母，并通过液压控制系统的压力表监测第一液压油缸和第二液压油缸的压力数据，进而判断预应力施加效果的优劣；张拉千斤顶的第一液压油缸及拧固器的第二液压油缸均在液压控制系统的控制下工作，钢绞线的预应力张拉及支承式锚具螺母拧固操作衔接紧密，消除了支承式锚具螺母锁定受人为因素和操作空间限制的影响，降低了锚固损失；利用液压控制系统的压力表监测第一液压油缸和第二液压油缸的压力数据并对其制动，使得螺母的拧固力更精确，解决了支承式锚具螺母锁定力测量不便及成本高的问题，该使用方法操作方便、安全可靠，且自动化程度高。

附图说明

图1为本发明支承式锚具的张拉装置一实施例的结构示意图；

图2为本发明支承式锚具的张拉装置一实施例的立体图；

图3为本发明支承式锚具的张拉装置一实施例的传动转筒和套筒的连接关系示意图；

图4为本发明支承式锚具的张拉装置一实施例中套接后的传动转筒和套筒的立体图；

图5至图8为本发明支承式锚具的张拉装置一实施例的传动机构的工作状态图；图9为本发明支承式锚具的张拉装置一实施例的液压控制系统的示意图图10至图13为本发明支承式锚具的张拉装置的使用方法一实施例的示意图。

图中标号如下：

结构物1；预留孔道2；钢绞线3；锚垫板4；螺母5；

张拉千斤顶10；第一液压油缸11；

拧固器20；套筒21；传动转筒22；驱动齿轮22a；制动环23；旋转接头24；限位槽25；制动块26；弧形齿轮26a；复位弹簧27；第二液压油缸28；壳体29；进油口29a；出油口29b；观察口29c；

液压控制系统30；三位四通阀31；回油压力表32；进油压力表33；安全阀34；油泵35；油箱36；工具螺母50。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

结合图1至图13说明本发明的支承式锚具的张拉装置，它包括：

张拉千斤顶10，包括张拉机构(图中未示出)及与其连接的第一液压油缸11，张拉千斤顶10套设于钢绞线3并对其进行预应力张拉，上述张拉千斤顶10的具体结构及工作原理为现有技术；

拧固器20，其固定于张拉千斤顶10的底部，用于紧固套设于钢绞线3的支承式锚具的螺母5；所述拧固器20包括：与支承式锚具的螺母5相匹配且套设于螺母5外侧的套筒21，套设于套筒21外并能够带动套筒21转动以拧固螺母5的传动机构，与传动机构连接的第二液压油缸28，上述套筒21的内腔大小与形状可以根据不同螺母5尺寸对应配置，以及；

液压控制系统30，分别与张拉千斤顶10的第一液压油缸11和拧固器20的第二液压油缸28油路连接，液压控制系统30的进油压力表33和回油压力表32用于监测第一液压油缸11和第二液压油缸28的压力数据并判断预应力的施加效果。

本发明的支承式锚具的张拉装置，包括套设于待张拉钢绞线3外侧的张拉千斤顶10和拧固器20，张拉千斤顶10对钢绞线3进行预应力张拉，拧固器20的传动机构带动套筒21转动以拧固支承式锚具的螺母5，钢绞线3张拉后通过传动机构跟进拧固螺母5，不需要移动张拉装置，能够有效减少人力，而且螺母5能够完全拧固在锚垫板4上，有效减少了预应力损失；与螺母5匹配的套筒21拆装方便，仅需替换套筒21即可使张拉装置适用于不同尺寸及规格的支承式锚具，适用范围更广；张拉千斤顶10的第一液压油缸11及拧固器20的第二液压油缸28均在液压控制系统30的控制下工作，钢绞线3的预应力张拉及支承式锚具螺母5拧固操作衔接紧密，消除了支承式锚具螺母5锁定受人为因素和操作空间限制的影响，降低了锚固损失；尤其重要的是，本发明利用液压控制系统30的压力表监测第一液压油缸11和第二液压油缸28的压力数据并控制其制动，使得螺母5的拧固力更精确，解决了支承式锚具螺母5锁定力测量不便及成本高的问题，综上，本发明的支承式锚具的张拉装置结构简单、便于携带、操作方便，而且安全性高。

请参考3至图8，传动机构包括传动转筒22、制动环23、复位弹簧27及制动块26，如图3和图4所示，传动转筒22的中空内腔与套筒21的外轮廓相匹配且套设于套筒21底部，传动转筒22底部边缘沿周向均布有驱动齿轮22a，如图5至图8所示，制动环23具有圆环形主体并设有向外侧凸起的旋转接头24，圆环形主体与传动转筒22同轴并套设于传动转筒22外，且圆环形主体与传动转筒22之间留有环形间隙，制动环23旋转接头24的一端与第二液压油缸28的活塞铰接，旋转接头24的另一端还设有与圆环形主体内腔连通的限位槽25，制动块26嵌设于限位槽25内且与限位槽25的内壁接触，制动块26的远离传动转筒22的一侧与限位槽25底部之间设置复位弹簧27，制动块26的靠近传动转筒22的一侧设置的弧形齿轮26a能够与传动转筒22的驱动齿轮22a相咬合；如图5所示，初始状态时，第二液压油缸28与制动环23轴线ax呈大于90°的夹角设置，制动块26的弧形齿轮26a与传动转筒22的驱动齿轮22a不咬合，第二液压油缸28沿图中箭头方向进油并推动制动环23沿其中心逆时针转动；如图6所示，当制动环23的轴线与第二液压油缸28处于垂直状态时，复位弹簧27受压并推动制动块26前移，使得制动块26的弧形齿轮26a与传动转筒22的驱动齿轮22a相咬合，从而通过套筒21带动螺母5旋转；如图7所示，第二液压油缸28继续推动制动环23逆时针转动，使得第二液压油缸28与制动环23轴线ax呈小于90°的夹角设置，复位弹簧27处于松驰状态，制动块26的弧形齿轮26a与传动转筒22的驱动齿轮22a不咬合，停止旋转螺母5；如图8所示，第二液压油缸28沿箭头方向回油并带动制动环23回复原位至图5所示的初始位置，如此反复，直至拧紧螺母5。

较佳的，上述限位槽25的侧壁还设有阻力杆(图中未示出)，如图8所示，在第二液压油缸28回油并带动制动环23回复原位时，阻力杆由限位槽25侧壁伸出与制动块26相抵，从而限制制动块26回退。

如图9所示，液压控制系统30还包括：与进油压力表33和回油压力表32油路连接的三位四通阀31、油泵35、安全阀34及油箱36，且三位四通阀31分别与第一液压油缸11、第二液压油缸28连通。图9中左侧为回油压力表32，右侧为进油压力表33，上述三位四通阀31的结构及工作原理为现有技术内容，此处不再赘述。利用三位四通阀31实现第一液压油缸11、第二液压油缸28进油及回油的自动化控制，操作方便、准确，而且响应速度快。

请继续参考图1和图2，拧固器20还包括设置于套筒21、传动机构、第二液压油缸28外的壳体29，壳体29与张拉千斤顶10同轴，壳体29表面设有进油口29a和出油口29b，其分别与液压控制系统30、第一液压油缸11、第二液压油缸28油路连接，使得张拉装置内部油缸与外部液压控制系统30的连接更加可靠、方便。

为了便于施工人员观察传动机构是否可靠运行，壳体29侧壁还设有观察口29c，且观察口29c与进油口29a、出油口29b的位置相对。

结合图10至图13说明本发明的支承式锚具的张拉装置的使用方法，具体步骤如下：

s1：如图10所示，将待实施预应力张拉的钢绞线3的一端穿入结构物1的预留孔道2，钢绞线3的张拉端外露长度需比本实施例的支承式锚具的张拉装置的工作长度长出200-250mm，将支承式锚具的锚垫板4和螺母5依次套设于钢绞线3，锚垫板4紧贴结构物1上表面，螺母5与锚垫板4之间预留有一间隙；如图11所示，在支承式锚具的螺母5上套设套筒21，并使螺母5部分外露于套筒21底端以便于观察其移动位置；如图12所示，将支承式锚具的张拉装置吊起并套设于钢绞线3外侧，并使其与钢绞线3同轴，将传动机构套设于套筒21外，安装液压控制系统30使其分别与张拉千斤顶10的第一液压油缸11和拧固器20的第二液压油缸28连接；

s2：如图13所示，通过液压控制系统30启动张拉千斤顶10的第一液压油缸11，对钢绞线3进行预应力张拉，待钢绞线3张拉达到工艺要求时，通过液压控制系统30关闭第一液压油缸11并启动拧固器20的第二液压油缸28，通过传动机构带动套筒21旋转，直至拧固支承式锚具的螺母5，同时，通过液压控制系统30的压力表监测第一液压油缸11和第二液压油缸28的压力数据，进而判断预应力施加效果；

s3：钢绞线3张拉结束且支承式锚具紧固后，拆除支承式锚具的张拉装置。

本发明支承式锚具的张拉装置的使用方法，在支承式锚具的螺母5上套设套筒21，将支承式锚具的张拉装置的传动机构套设于套筒21外，安装液压控制系统30，通过液压控制系统30启动张拉千斤顶10的第一液压油缸11，对钢绞线3进行预应力张拉，待钢绞线3张拉达到工艺要求时，通过液压控制系统30启动拧固器20的第二液压油缸28，通过传动机构带动套筒21旋转，直至拧固支承式锚具的螺母5，并通过液压控制系统30的压力表监测第一液压油缸11和第二液压油缸28的压力数据，进而判断预应力施加效果的优劣；张拉千斤顶10的第一液压油缸11及拧固器20的第二液压油缸28均在液压控制系统30的控制下工作，钢绞线3的预应力张拉及支承式锚具螺母5拧固操作衔接紧密，消除了支承式锚具螺母5锁定受人为因素和操作空间限制的影响，降低了锚固损失；利用液压控制系统30的压力表监测第一液压油缸11和第二液压油缸28的压力数据并对其制动，使得螺母5的拧固力更精确，解决了支承式锚具螺母5锁定力测量不便及成本高的问题，该使用方法操作方便、安全可靠，且自动化程度高。

步骤s2中，对钢绞线3进行预应力张拉后，控制液压控制系统30的三位四通阀31使张拉千斤顶10的油路关闭而拧固器20的油路打开，如图5所示，初始状态时，第二液压油缸28与制动环23轴线ax呈大于90°的夹角设置，制动块26的弧形齿轮26a与传动转筒22的驱动齿轮22a不咬合，第二液压油缸28沿图中箭头方向进油并推动制动环23沿其中心逆时针转动；如图6所示，当制动环23的轴线与第二液压油缸28处于垂直状态时，复位弹簧27受压并推动制动块26前移，使得制动块26的弧形齿轮26a与传动转筒22的驱动齿轮22a相咬合，从而通过套筒21带动螺母5旋转；如图7所示，第二液压油缸28继续推动制动环23逆时针转动，使得第二液压油缸28与制动环23轴线ax呈小于90°的夹角设置，复位弹簧27处于松驰状态，制动块26的弧形齿轮26a与传动转筒22的驱动齿轮22a不咬合，停止旋转螺母5；如图8所示，第二液压油缸28沿箭头方向回油并带动制动环23回复原位至图5所示的初始位置，如此反复，直至拧紧螺母5。

步骤s2中，通过监测液压控制系统30的压力表的压力数据计算得出预应力的数值，从而直接判断预应力施加效果的优劣，操作简洁方便。

步骤s1中，在钢绞线3上套设工具螺母50，且工具螺母50位于张拉千斤顶10的顶部，步骤s3中，支承式锚具的螺母5紧固后，拔出支承式锚具的张拉装置。工具螺母50的设置便于施工人员沿轴向拔出支承式锚具的张拉装置，避免张拉装置内的齿轮发生损伤。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。