本发明属于预应力钢索转向器结构技术领域，更具体地，涉及一种防脱索体外预应力钢索转向器，主要应用于采用体外预应力进行结构加固的场合，利用该转向器实现体外预应力钢索的转向。
背景技术：
体外预应力技术作为一种主动加固方法被广泛应用，相比如粘贴板材等被动加固方式，体外预应力具有显著的优点。该加固技术可以在结构承受外荷载前，给结构施加与活载相反的外力，事先使结构减载，减小结构变形，提高刚度。
然而，无论是什么结构，载荷作用下沿构件长度方向的内力总是变化分布的，如简支梁结构在恒载和汽车载荷作用下，其跨中弯矩大、支点弯矩小，而剪力分布恰好相反。为此，当采用体外预应力进行加固时，为了迎合结构内力分布特点，则需要将体外预应力钢索在一定的位置转弯，即相当于改变钢索到结构形心的距离。因此，转向器在体外预应力结构中普遍使用。
既有预应力钢索转向器调查表明，由于转向器构造不当等原因，往往导致体外预应力钢索在转向处出现滑移困难、转弯半径小造成断索、应力集中和钢索偶然脱锚导致滑索伤人等事故发生。转向器可以实现钢索转弯，一旦钢索在锚固装置处脱锚，则钢索瞬间高速沿转向器滑动而打向下方，若钢索下方有行人或车辆等，则可能带来严重后果。为此，研发安全可靠、既能克服上述病害又能实现钢索顺利转向的体外预应力钢索转向器，是结构工程师一贯追求的目标。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种防脱索体外预应力钢索转向器，转向槽内设有若干锁定器，能够实现体外预应力钢索的防脱索，为防止钢索脱锚提供了保护装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种防脱索体外预应力钢索转向器，其特征在于，包括内滑轮组、锁定系统以及固定系统；其中，
所述固定系统包括横向两侧的固定板，所述固定板底部设有开口，形成底部的限位板和所述限位板内对应的转向槽；
所述内滑轮组包括若干在所述转向槽中径向布置的内滑轮，所述内滑轮中设置的滚轴，且所述滚轴的两端分别对应与两侧限位板固定连接；
所述锁定系统包括转向槽内部设置的若干锁定器，所述锁定器与两侧的限位板固定连接；所述钢索压于所述内滑轮的内凹槽，并穿过于各锁定器中，脱锚时通过所述锁定器锁紧，实现钢索的锁定。
进一步地，所述锁定器包括锁定器母片，所述锁定器母片内部的楔形孔中设有锁定器楔形夹片，并且所述锁定器母片内径与锁定器楔形夹片的外径相匹配，所述钢索的穿过该锁定器楔形夹片中。
进一步地，所述锁定器母片的一端与齿轮固定架固定连接，该齿轮固定架另一端为开口结构，所述钢索穿过其中。
进一步地，所述齿轮固定架与所述钢索的内部空间设有至少两组主动轮、从动轮以及不规则扇形推进片，且分设于所述钢索的两侧。
进一步地，所述不规则扇形推进片截面上两个扇形边长半径大小不等，其中r1的长度大于r2的长度，r2表示其靠近所述锁定器楔形夹片扇形边的边长，r1表示其另一边扇形边的边长。
进一步地，所述主动轮和从动轮的齿轮相互匹配并通过支架与所述齿轮固定架连接，且所述从动轮与所述不规则扇形推进片的端部固定连接。
进一步地，所述锁定器楔形夹片内缘面上布置有齿痕。
进一步地，所述内滑轮的数量及在所述转向槽中的位置根据钢索的转向弧度r的大小增加或减少。
进一步地，所述固定板设有若干连接板，所述连接板在两侧的所述固定板间沿高度方向竖向布置。
进一步地，所述固定板上还对应设有若干螺栓孔，用于与被加固结构固定连接。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，在转向槽内设有若干锁定器，钢索穿过锁定器中，实现体外预应力钢索的防脱索，为防止钢索脱锚提供了保护装置，避免了钢索脱索造成的事故。钢索正常低速滑动不受锁定器限制。而一旦钢索的滑移速度超过一定限值，则该锁定器将锁定钢索，限制钢索移动，起到临时锚固钢索的作用。
(2)本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，包括锁定器母片、锁定器楔形夹片、齿轮固定架、主动轮、从动轮以及不规则扇形推进片，若钢索从锚固装置处脱锚，则钢索瞬间高速缩回，离心力作用下钢索远离圆心向外移动而与主动轮接触，从而带动主动轮及不等边扇形推进片转动，将推动锁定器楔形夹片顶进锁定器母盘的楔形孔中，使得钢索与锁定器楔形夹片内缘面逐渐塞紧，实现其锁定。
(3)本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，转向槽内分布有螺杆内滑轮，并且压于各内滑轮的内凹槽中，一方面，将钢索在转向处的强大压力分散到各个内滑轮上，相比钢索转向处的硬接触，能够避免钢索的接触摩擦，相比设置单个内滑轮，多个内滑轮组用于钢索的多点支撑，能够实现快速钢索的转向，避免转向器应力集中，同时提高了钢索转向弧度，降低钢索破损的概率。
(4)本发明的转向槽内分布有螺杆内滑轮，能够实现转向弧度的调节，依据多个内滑轮沿径向的不同位置进行人为调整，还可以在制作时，根据实际结构中转向角度的需要预制出设定的转向槽弧度，也可以在转向器装配后，通过调节转向槽中至少一个内滑轮的外径大小来调节钢索的转向弧度。
(5)本发明的转向槽内分布有螺杆内滑轮，构造简单，可以形成定型产品，适合工厂大批量生产，现场直接安装使用，可方便应用于桥梁等加固工程中，实现预应力钢索的快捷、方便转向；同时，本发明转向器可以重复使用，降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器纵向截面图；
图2为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器安装图；
图3为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器横向断面图；
图4为本发明图3中a区域局部放大图；
图5为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器实际应用布置示意图；
图6为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器涉及的锁定器结构示意图；
图7为本发明锁定器结构中锁定器母盘示意图；
图8为本发明图7的沿i-i方向的结构示意图；
图9为本发明锁定器结构中锁定器楔形夹片；
图10为本发明图9沿ii-ii方向的结构示意图；
图11为本发明锁定器结构中从动轮和不等边扇形推进片结构示意图。
其中，图5为实际结构采用体外预应力钢索加固布置示意立面，图2为转向器安装在主梁上的安装示意。
所有附图中，同一个附图标记表示相同的结构与零件，其中：1-固定板、2-转向槽、3-限位板、4-内滑轮、5-滚轴、6-锁定器、7-连接板、8-固定螺栓孔、9-钢索、10-转向器、11-被加固结构、12-钢索锚固装置；601-锁定器母片、602-锁定器楔形夹片、603-齿轮固定架、604-主动轮、605-从动轮、606-不规则扇形推进片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1-图3分别为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器纵向截面图、安装图以及横向断面图。结合图1至图3，本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，包括固定板1、转向槽2、限位板3、内滑轮4、滚轴5、锁定器6、连接板7、以及固定螺栓孔8。其中，两侧的固定板1之间通过若干连接板7固定连接，固定板1底部为开口结构，形成横向两侧的限位板3，限位板3中间形成转向槽2，内滑轮4、滚轴5和锁定器6设于转向槽2内部。
具体地，本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，包括多点支撑弧度可调内滑轮组、钢索快速滑移锁定系统以及固定系统；其中，内滑轮组设于转向槽2内，包括若干根据钢索9转向半径r布置的内滑轮4以及内滑轮4中设置的滚轴5，滚轴5的两端分别与两侧限位板3固定连接。如图1所示，转向槽2为弧形结构，并且可以根据钢索9的转向角度调节该弧度，内滑轮4在转向槽2中间隔布置，内滑轮4套设于滚轴5上。钢索9在其张力的作用下，分别压在转向槽内各个内滑轮4的内凹槽中，沿弧线径向布置，并借助内滑轮4绕滚轴5自转，实现钢索9的正常滑移功能。转向槽2两侧设置的限位板3，能够防止内滑轮4和钢索9横向侧移而脱落。
优选地，内滑轮4数量可以根据钢索转向弧度r的大小增加或减少，且所有内滑轮4均沿转向弧度径向布置.
转向槽内分布有螺杆内滑轮，并且压于各内滑轮的内凹槽中，一方面，将钢索在转向处的强大压力分散到各个内滑轮上，相比钢索转向处的硬接触，能够避免钢索的接触摩擦，且能够实现钢索的快速转向相比，设置单个内滑轮，多个内滑轮组用于钢索的多点支撑，能够分散钢索对转向器的径向强大压力避免转向器应力集中，同时提高了钢索转向弧度，降低钢索破损的概率。
并且，本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，能够实现转向弧度的调节，既可以在制作时，根据实际结构中转向角度的需要预制出设定的转向槽弧度，也可以在转向器装配后，通过调节转向槽中至少一个内滑轮的外径大小来调节钢索的转向弧度。其中，通过调节一个或其中几个内滑轮的外径大小能够改变钢索的转向弧度，而整体增大或者减小内滑轮的外径能够增大或者减小转向半径r。钢索的转弯半径还可以依据多个内滑轮沿径向的不同位置进行调整，提供转向支撑。
固定系统用于将防脱索的转向器固定于被加固结构中，其包括固定板1、连接板7以及螺栓孔8，其中，固定板1之间设有若干连接板7，固定板1上还对应设有若干螺栓孔8，用于将本申请的转向器10与被加固结构11固定连接。本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，通过螺栓孔中设置的螺栓，将该转向器10安装于被加固结构11上，同时有效地传递钢索9至被加固结构11。当然其他能够实现相同固定作用的替代方式也在本申请的保护范围之内。连接两侧固定板1的连接板7其高度方向沿竖向布置，大大提高了转向器10刚度和承载力，降低转向器10在钢索9张力作用下的变形。
锁定系统包括转向槽2内部设置的若干锁定器6，锁定器6与两侧的限位板3固定连接。钢索9从锁定器6中穿过，并且压于各内滑轮的内凹槽中。钢索9在正常低速滑动时不受锁定器6的限制，而一旦钢索9的滑动速度超过一定的限值，则该锁定器6将锁定钢索9，从而限制钢索9的移动。
钢索9的具体结构如图6所示，本发明的锁定器6，其具体包括锁定器母片601、锁定器楔形夹片602、齿轮固定架603、主动轮604、从动轮605以及不规则扇形推进片606。
结合图7至图10中锁定器的具体结构可知，锁定器6包括环形中空的锁定器母片601，其外径大小相同，内径大小不同，从一段至另一端内径逐渐增大或减小；锁定器楔形夹片602设于锁定器母片601内部的楔形孔中，并且锁定器母片601内径与锁定器楔形夹片602的外径相匹配，锁定器楔形夹片602的内径相同，外径大小与锁定器母片601相对应地，从一端至另一端逐渐减小或增大，使得锁定器母片601和锁定器楔形夹片602装配后，锁定器楔形夹片602的内部与钢索9平行或者趋于平行。在本发明的优选实施例中，锁定器楔形夹片602靠近不规则扇形推进片606一端的内径大于其另一端，锁定器母片601靠近不规则扇形推进片606的一端的内径小于其另一端，更有利于锁定器楔形夹片602向锁定器母片601的推进。
锁定器母片601的一端与齿轮固定架603固定连接，齿轮固定架603的一端与锁定器母片601固定连接，另一端为开口结构，用于钢索9的穿过，齿轮固定架603与钢索6的内部空间设有主动轮604、从动轮605以及不规则扇形推进片606，其中，主动轮604、从动轮605通过支架与齿轮固定架603连接，且从动轮605与不规则扇形推进片606的端部固定连接，主动轮604和从动轮605的齿轮相互匹配，不规则扇形推进片606截面为扇形，且与锁定器楔形夹片602和齿轮固定架603无固定连接。
优选地，锁定器6中至少设有两组主动轮604、从动轮605以及扇形推进片606组合结构，且对称设于钢索9相对的两侧。
优选地，锁定器楔形夹片602内缘面上布置有齿痕，在钢索9脱锚的情况下，锁定器楔形夹片602顶进锁定器母盘601的楔形孔中，锁定器楔形夹片602与钢索9接触，能够增加接触面的阻力，有利于阻止钢索9进一步回缩。
图11为本发明锁定器结构中从动轮和不等边扇形推进片结构示意图。如图所示，优选地，从动轮605和不等边的扇形推进片端部606相互固结，不规则扇形推进片606的截面上，两个扇形边长半径大小不等，其中r1的长度大于r2的长度，r2表示其靠近锁定器楔形夹片602扇形边的边长，r1表示其另一边扇形边的边长，有利于不规则扇形推进片606的旋转，使得不规则扇形推进片606推进锁定器楔形夹片602的移动。
锁定器6的工作原理及过程如下：
正常工作时，钢索9可沿内滑轮4在小范围内来回低速滑动，由于钢索9低速运动，则其位于锁定器9的内部，并与主动轮604不产生接触，此时锁定器楔形夹片602与钢索9之间具有一定的间隙，二者互相不接触，钢索9在锁定器6内部做来回低速运动；
若钢索9从锚固装置12处脱锚，则钢索9瞬间高速缩回，由于钢索9高速运动产生离心力，在离心力的作用下，钢索9将远离圆心向外移动而与主动轮604接触，并带动主动轮604转动，主动轮604上的齿轮带动从动轮605反向转动，进而带动不等边的扇形推进片606转动，由于不等边扇形推进片606两边的长度不等，其中r1大于r2，不等边的扇形推进片606的转动将推动锁定器楔形夹片602顶进锁定器母盘601的楔形孔中，锁定器楔形夹片602内内缘面上布置有齿痕，当锁定器楔形夹片602顶进，在钢索9的缩回带动下，将使得钢索9与锁定器楔形夹片602内缘面逐渐塞紧，阻止钢索9继续回缩，从而锁住钢索9，实现其锁定作用。
图5为本发明实施例一种防脱索体外预应力钢索转向器实际应用布置示意图，本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，固定板1上设有螺栓孔8，并通过螺栓将该转向器10安装于被加固结构11上，钢索9分别从内滑轮4的径向内凹槽和锁定器6中穿过，固定于被加固结构11上设置的钢索锚固装置12处，在钢索锚固装置12处张拉预应力钢索9，从而实现钢索9的转向，并确保钢索张力通过转向器10传递到被加固结构11上。
本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，在转向槽内设有若干锁定器，钢索穿过锁定器中，实现体外预应力钢索的防脱索，为防止钢索脱锚提供了保护装置，避免了钢索脱索造成的事故。
本发明的防脱索体外预应力钢索转向器，适用于体外预应力钢索转向，其构造简单，可以形成定型产品，适合工厂大批量生产，现场直接安装使用，可方便应用于桥梁等加固工程中，实现预应力钢索的快捷、方便转向；同时，本发明转向器可以重复使用，降低成本。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。