一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置的制作方法

本发明涉及土木工程质量安全检测技术领域，特别是涉及一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置。

背景技术：

预应力混凝土结构中预应力的大小是影响结构服役期内正常使用性能的主要指标，目前国内外普遍采用的检测方法大体分为两类：间接检测和直接检测。

间接检测技术主要有：声发射技术，电磁效应检测技法，超声波检测法，动力检测法以及锚端预应力测试技术，其测试精度相对较低。

直接检测技术主要有：预应力筋直接检测技术，应力释放法以及反拉法。其中，预应力筋直接检测技术、应力释放法由于需要预埋传感器，从而限制了其应用范围，反拉法则是目前最常用最可靠的检测技术。

反拉法的种类有很多，大致可分为整束张拉和单根张拉。其中，整束张拉是对锚头的各根钢绞线同时张拉从而测定整个锚头的有效预应力，单根张拉则是分别对每一根钢绞线进行张拉，其测试预应力之和即为锚具的有效预应力。无论哪种方法，一般均需同时测试张拉力和钢绞线伸长量，并进行拟合绘制出f-s预应力曲线，如图2所示。

反拉法检测开始时，反拉力慢慢增大，各个部件设备间空隙进一步被排除，此阶段反拉力增加较小，而位移迅速增加，在f-s预应力曲线上斜率较小，如图1中的oa段；oa段结束，各个部件间空隙全部被压紧，此阶段随着反拉力增加，位移增量为工作段钢绞线的弹性变形，曲线的斜率趋于稳定，如图1中的ab段；ab段末端，反拉力达到平衡锚下有效预应力与静摩擦力之和，反拉力持续作用，完成克服摩擦力，此时，预应力体系将进行一个调整，如图1中的bc段，此阶段夹片与锚具之间的摩擦消失，夹片将随着钢绞线向外移动，直至被限位板(筒)限制住；当夹片松动后，反拉力继续增大，此时位移增量为工作段钢绞线和锚下锚索弹性变形之和，显然此时单位反拉力带来的位移量大得多，在f-s预应力曲线上斜率减小，如图1中的cd段。

使用反拉法测试有效预应力其测试结果直观易懂，且精确度较高，如图1中的bc段，当考虑摩擦力时，可取c点对应力值，当不考虑摩擦力时，可取b点对应力值。

进一步优化基于反拉法的钢绞线预应力检测装置的结构设计，以使得其能够更好的服务于土木工程质量安全检测，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述提出的进一步优化基于反拉法的钢绞线预应力检测装置的结构设计，以使得其能够更好的服务于土木工程质量安全检测，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题，本发明提供了一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置。本检测装置在保证检测精度的前提下，可防止或降低预应力检测对钢绞线承载力所带来的损失、降低钢绞线被拉崩风险。

针对上述问题，本发明提供的一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置通过以下技术要点来解决问题：一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置，包括设置有中心孔的限位筒、用于检测钢绞线拉伸量的拉伸量检测装置，所述中心孔用于穿设钢绞线，所述拉伸量检测装置安装于限位筒上，所述拉伸量检测装置的检查点位于限位筒用于与锚具相作用的一端。

目前，反拉法在实施时，针对钢绞线的位移检测，一般是通过检测千斤顶的位移量实现的，然而，由于夹片与千斤顶之间存在非预紧的钢绞线工作段，这就导致反拉法检测钢绞线预应力在实施时，存在钢绞线拉动位移控制难度大的问题。同时在对钢绞线进行张拉时，夹片会随着钢绞线的位移而产生与锥口间的相对位移。此时，由于夹片、锥口产生的塑性变形，以及夹片在位移过程中不可避免地产生转动，从而在刚较小放张时，夹片无法完全回缩到原来的位置。该位置的差异越大，对结构极限承载力的不利影响也就越大。

如前所述，因为现有的反张拉检测对钢绞线的拉伸量没有采取特殊的限制，另一方面不能在夹片松动的瞬间停止张拉，否则无法绘制完整的f-s曲线图，即检测将失效。当钢绞线伸长量较大时，很难保证回缩量在1mm之内，从而对预应力体系产生十分不利的影响。

本方案中，所述拉伸量检测装置用于检测钢绞线在张拉时的拉伸量，即拉伸位移，通过限定为检测装置的检查点位于限位筒用于与锚具相作用的一端位置，这样，可有效避免钢绞线工作段的伸长对检测装置所采集到的数据的影响，即检测装置所获取数据就是钢绞线预紧段的拉伸伸长量，这样，当以上位移量或伸长量达到具体钢绞线预紧力检测的设定值后，千斤顶的油泵停止工作，即可达到有效防止超张拉、使得检测的结果更加准确，可靠的目的。同时，以上防止超张拉可防止或降低预应力检测对钢绞线承载力所带来的损失、降低钢绞线被拉崩风险。设置为检测装置安装于限位筒上，旨在使得本检测装置在随钢绞线转动时，检测装置能够同步于限位筒转动，这样不仅可避免本检测装置上的一些连接线缆连接失效，同时可保证检测结果的准确性。

作为本领域技术人员，以上限定的所述拉伸量检测装置的检查点位于限位筒用于与锚具相作用的一端，应当理解为位于限位筒、锚具的端部或在所述端部的附近即可；所述拉伸量检测装置可采用与钢绞线直接接触的接触式位移测量，亦可采用非接触式的位移检测传感器等。

更进一步的技术方案为：

作为一种具体的接触式钢绞线位移测量的具体实现方式：所述拉伸量检测装置包括位移传感器、传感器探针及钢绞线卡座，所述钢绞线卡座用于与钢绞线固定连接，且钢绞线卡座在钢绞线上的连接点位于：限位筒用于与锚具相作用的一端位置处的钢绞线上；

所述传感器探针作为钢绞线卡座与位移传感器的中间连接件，在钢绞线被拉出时，钢绞线卡座随钢绞线运动，钢绞线的运动位移通过传感器探针传递到位移传感器上。采用本方案，旨在利用接触式测量更为准确、方便、成本更低的特点。

作为钢绞线卡座的具体实现方式，所述钢绞线卡座包括弹簧卡片，所述钢绞线卡座在钢绞线上的固定通过：弹簧卡座弹性形变后施加在钢绞线表面的压力实现。本方案在具体实施时，相当于只需要在钢绞线上获得一个用于位移测量且随钢绞线同步运动的基准点，故实际上钢绞线卡座仅包括弹簧卡片即可，如呈环状的弹簧卡片可直接夹持在钢绞线上并与钢绞线同步运动；亦可设置为卡座为分体式结构，所述弹簧卡片用于为组成钢绞线卡座的各部分施加朝向钢绞线侧面的压力即可。

由于反拉法预应力检测在实施时，本检测装置可能会随钢绞线旋转，为保护拉伸量检测装置，作为一种拉伸量检测装置相较于限位筒内嵌安装的实现方式，设置为：所述限位筒用于与锚具相作用的一端上还设置有第一侧面孔，所述第一侧面孔外侧起始于限位筒的侧面、内侧止于限位筒的同心孔；

所述第一侧面孔的内侧与钢绞线卡座位于限位筒同一轴线位置，第一侧面孔作为操作人员在限位筒外侧操作钢绞线卡座对钢绞线夹持情况的操作孔；

还包括设置在限位筒两端之间的第二侧面孔，所述第二侧面孔外侧起始于限位筒的侧面，所述位移传感器安装于所述第二侧面孔中，还包括用于覆盖所述第二侧面孔外侧孔口的卡槽外套；

所述传感器探针位于限位筒内侧。采用本方案，拉伸量检测装置相较于限位筒的外侧内嵌安装，这样可有效避免限位筒在转动时，拉伸量检测装置与被检测钢绞线周围的钢绞线相互干扰，影响本检测装置的正常工作或给本检测装置带来损伤。作为本领域技术人员，由于限位筒上需要具有用于传感器探针延伸的通道，在具体实施时，可利用限位筒的中心孔作为所述通道，优选设置为所述通道为独立于限位筒中心孔的通道，如在限位筒上钻制该通道，以避免限位筒内的钢绞线直接干涉到传感器探针或位移传感器上。在采用为独立的通道时，所述第二侧面孔设置为为盲孔即可。

由于反拉法在实施时所需的千斤顶拉力是非常大的，考虑到限位筒用于与千斤顶相作用的一端的变形对限位筒使用寿命的影响，设置为：还包括呈筒状的保护尾套，所述保护尾套在本检测装置使用时，与限位筒对中安装，且保护尾套作为限位筒与千斤顶的中间连接件。采用本方案，在保护尾套的端部过渡塑性变形时，采用更换保护尾套的形式即可保证本检测装置的正常使用，这样，可减小本检测装置的使用成本。

如上所述，由于存在限位筒转动的情况，为使得本检测装置与外部的接线能够受到约束以避免所述外部的接线或连接线缆遭到干涉，设置为：还包括固定于限位筒上或保护尾套上的线缆定位器，所述线缆定位器用于约束本检测装置上的线缆。作为本领域技术人员，所述线缆定位器为夹具、捆绑绳等均可实现相应目的。

作为一种完善的技术方案，设置为：还包括用于约束限位筒与锚具的相对位置、用于为钢绞线提供牵引力的千斤顶。

由于反拉法在具体实施时，存在夹片相对于锚具相对位移的情况，以上相对位移过程中夹片随钢绞线朝向限位筒侧运动，为避免夹片在移动过程中遭到破坏，影响钢绞线回缩后锚固系统的性能参数，设置为：所述限位筒用于与锚具相作用的一端的中心孔端部孔段呈沉头孔状，且限位筒用于与锚具相作用的一端的中心孔端部孔径大于夹片的外径。

为限定钢绞线被拉出的方向，设置为：还包括安装在限位筒用于与锚具相作用的一端上的卡座限位器，所述卡座限位器用于限定钢绞线被拉出的方向，所述被拉出的方向为沿着夹片的轴线方向。采用本方案，可有效避免钢绞线在被拉伸时位于锚具位置的绞线线段发生弯曲而造成钢绞线本身遭到破坏等。以上卡座限位器的具体实现方式可为位于限位筒端部的缩颈段，该缩颈段为限位筒中心孔的局部，优选设置为内嵌于限位筒中心孔中的套筒，所述缩颈段为套筒的中心孔，这样，根据不同型号的钢绞线，可采用不同型号的套筒完成对钢绞线的约束，这样，不同型号的套筒相互之间的关系即为：相互之间外径一致，内径不同。

本发明具有以下有益效果：

本方案中，所述拉伸量检测装置用于检测钢绞线在张拉时的拉伸量，即拉伸位移，通过限定为检测装置的检查点位于限位筒用于与锚具相作用的一端位置，这样，可有效避免钢绞线工作段的伸长对检测装置所采集到的数据的影响，即检测装置所获取数据就是钢绞线预紧段的拉伸伸长量，这样，当以上位移量或伸长量达到具体钢绞线预紧力检测的设定值后，千斤顶的油泵停止工作，即可达到有效防止超张拉、使得检测的结果更加准确，可靠的目的。同时，以上防止超张拉可防止或降低预应力检测对钢绞线承载力所带来的损失、降低钢绞线被拉崩风险。设置为检测装置安装于限位筒上，旨在使得本检测装置在随钢绞线转动时，检测装置能够同步于限位筒转动，这样不仅可避免本检测装置上的一些连接线缆连接失效，同时可保证检测结果的准确性。

附图说明

图1是现有钢绞线预应力检测中，通过测试张拉力和钢绞线伸长量得到的反拉f－s曲线；

图2为本发明所述的一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置一个具体实施例的结构剖视图，同时该剖视图反映本检测装置使用时与锚具的配合状态。

图中标记分别为：1、夹片，2、卡座限位器，3、传感器探针，4、卡槽外套，5、位移传感器，6、钢绞线，7、线缆定位器，8、千斤顶，9、保护尾套，10、限位筒，11、钢绞线卡座，12、弹簧卡片，13、锚具。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图2所示，一种基于反拉法前端钢绞线位移检测装置，包括设置有中心孔的限位筒10、用于检测钢绞线6拉伸量的拉伸量检测装置，所述中心孔用于穿设钢绞线6，所述拉伸量检测装置安装于限位筒10上，所述拉伸量检测装置的检查点位于限位筒10用于与锚具13相作用的一端。

目前，反拉法在实施时，针对钢绞线6的位移检测，一般是通过检测千斤顶8的位移量实现的，然而，由于夹片1与千斤顶8之间存在非预紧的钢绞线6工作段，这就导致反拉法检测钢绞线6预应力在实施时，存在钢绞线6拉动位移控制难度大的问题。同时在对钢绞线6进行张拉时，夹片1会随着钢绞线6的位移而产生与锥口间的相对位移。此时，由于夹片1、锥口产生的塑性变形，以及夹片1在位移过程中不可避免地产生转动，从而在刚较小放张时，夹片1无法完全回缩到原来的位置。该位置的差异越大，对结构极限承载力的不利影响也就越大。

如前所述，因为现有的反张拉检测对钢绞线6的拉伸量没有采取特殊的限制，另一方面不能在夹片1松动的瞬间停止张拉，否则无法绘制完整的f-s曲线图，即检测将失效。当钢绞线6伸长量较大时，很难保证回缩量在1mm之内，从而对预应力体系产生十分不利的影响。

本方案中，所述拉伸量检测装置用于检测钢绞线6在张拉时的拉伸量，即拉伸位移，通过限定为检测装置的检查点位于限位筒10用于与锚具13相作用的一端位置，这样，可有效避免钢绞线6工作段的伸长对检测装置所采集到的数据的影响，即检测装置所获取数据就是钢绞线6预紧段的拉伸伸长量，这样，当以上位移量或伸长量达到具体钢绞线6预紧力检测的设定值后，千斤顶8的油泵停止工作，即可达到有效防止超张拉、使得检测的结果更加准确，可靠的目的。同时，以上防止超张拉可防止或降低预应力检测对钢绞线6承载力所带来的损失、降低钢绞线6被拉崩风险。设置为检测装置安装于限位筒10上，旨在使得本检测装置在随钢绞线6转动时，检测装置能够同步于限位筒10转动，这样不仅可避免本检测装置上的一些连接线缆连接失效，同时可保证检测结果的准确性。

作为本领域技术人员，以上限定的所述拉伸量检测装置的检查点位于限位筒10用于与锚具13相作用的一端，应当理解为位于限位筒10的端部或在所述端部的附近即可；所述拉伸量检测装置可采用与钢绞线6直接接触的接触式位移测量，亦可采用非接触式的位移检测传感器等。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图2所示，作为一种具体的接触式钢绞线6位移测量的具体实现方式：所述拉伸量检测装置包括位移传感器5、传感器探针3及钢绞线卡座11，所述钢绞线卡座11用于与钢绞线6固定连接，且钢绞线卡座11在钢绞线6上的连接点位于：限位筒10用于与锚具13相作用的一端位置处的钢绞线6上；

所述传感器探针3作为钢绞线卡座11与位移传感器5的中间连接件，在钢绞线6被拉出时，钢绞线卡座11随钢绞线6运动，钢绞线6的运动位移通过传感器探针3传递到位移传感器5上。采用本方案，旨在利用接触式测量更为准确、方便、成本更低的特点。

作为钢绞线卡座11的具体实现方式，所述钢绞线卡座11包括弹簧卡片12，所述钢绞线卡座11在钢绞线6上的固定通过：弹簧卡座弹性形变后施加在钢绞线6表面的压力实现。本方案在具体实施时，相当于只需要在钢绞线6上获得一个用于位移测量且随钢绞线6同步运动的基准点，故实际上钢绞线卡座11仅包括弹簧卡片12即可，如呈环状的弹簧卡片12可直接夹持在钢绞线6上并与钢绞线6同步运动；亦可设置为卡座为分体式结构，所述弹簧卡片12用于为组成钢绞线卡座11的各部分施加朝向钢绞线6侧面的压力即可。

由于反拉法预应力检测在实施时，本检测装置可能会随钢绞线6旋转，为保护拉伸量检测装置，作为一种拉伸量检测装置相较于限位筒10内嵌安装的实现方式，设置为：所述限位筒10用于与锚具13相作用的一端上还设置有第一侧面孔，所述第一侧面孔外侧起始于限位筒10的侧面、内侧止于限位筒10的同心孔；

所述第一侧面孔的内侧与钢绞线卡座11位于限位筒10同一轴线位置，第一侧面孔作为操作人员在限位筒10外侧操作钢绞线卡座11对钢绞线6夹持情况的操作孔；

还包括设置在限位筒10两端之间的第二侧面孔，所述第二侧面孔外侧起始于限位筒10的侧面，所述位移传感器5安装于所述第二侧面孔中，还包括用于覆盖所述第二侧面孔外侧孔口的卡槽外套4；

所述传感器探针3位于限位筒10内侧。采用本方案，拉伸量检测装置相较于限位筒10的外侧内嵌安装，这样可有效避免限位筒10在转动时，拉伸量检测装置与被检测钢绞线6周围的钢绞线6相互干扰，影响本检测装置的正常工作或给本检测装置带来损伤。作为本领域技术人员，由于限位筒10上需要具有用于传感器探针3延伸的通道，在具体实施时，可利用限位筒10的中心孔作为所述通道，优选设置为所述通道为独立于限位筒10中心孔的通道，如在限位筒10上钻制该通道，以避免限位筒10内的钢绞线6直接干涉到传感器探针3或位移传感器5上。在采用为独立的通道时，所述第二侧面孔设置为为盲孔即可。

由于反拉法在实施时所需的千斤顶8拉力是非常大的，考虑到限位筒10用于与千斤顶8相作用的一端的变形对限位筒10使用寿命的影响，设置为：还包括呈筒状的保护尾套9，所述保护尾套9在本检测装置使用时，与限位筒10对中安装，且保护尾套9作为限位筒10与千斤顶8的中间连接件。采用本方案，在保护尾套9的端部过渡塑性变形时，采用更换保护尾套9的形式即可保证本检测装置的正常使用，这样，可减小本检测装置的使用成本。

如上所述，由于存在限位筒10转动的情况，为使得本检测装置与外部的接线能够受到约束以避免所述外部的接线或连接线缆遭到干涉，设置为：还包括固定于限位筒10上或保护尾套9上的线缆定位器7，所述线缆定位器7用于约束本检测装置上的线缆。作为本领域技术人员，所述线缆定位器7为夹具、捆绑绳等均可实现相应目的。

作为一种完善的技术方案，设置为：还包括用于约束限位筒10与锚具13的相对位置、用于为钢绞线6提供牵引力的千斤顶8。

由于反拉法在具体实施时，存在夹片1相对于锚具13相对位移的情况，以上相对位移过程中夹片1随钢绞线6朝向限位筒10侧运动，为避免夹片1在移动过程中遭到破坏，影响钢绞线6回缩后锚固系统的性能参数，设置为：所述限位筒10用于与锚具13相作用的一端的中心孔端部孔段呈沉头孔状，且限位筒10用于与锚具13相作用的一端的中心孔端部孔径大于夹片1的外径。

为限定钢绞线6被拉出的方向，设置为：还包括安装在限位筒10用于与锚具13相作用的一端上的卡座限位器2，所述卡座限位器2用于限定钢绞线6被拉出的方向，所述被拉出的方向为沿着夹片1的轴线方向。采用本方案，可有效避免钢绞线6在被拉伸时位于锚具13位置的绞线线段发生弯曲而造成钢绞线6本身遭到破坏等。以上卡座限位器2的具体实现方式可为位于限位筒10端部的缩颈段，该缩颈段为限位筒10中心孔的局部，优选设置为内嵌于限位筒10中心孔中的套筒，所述缩颈段为套筒的中心孔，这样，根据不同型号的钢绞线6，可采用不同型号的套筒完成对钢绞线6的约束，这样，不同型号的套筒相互之间的关系即为：相互之间外径一致，内径不同。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。