一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹的制作方法

本发明涉及一种监测桥梁索夹预紧力技术的改进，属于桥梁索夹领域，尤其涉及一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹。

背景技术：

1、在悬索桥结构中，索夹是主缆和桥面吊索之间的连接件，其用于将桥面的载重传递给主缆并夹紧主缆。作为悬索桥结构中的重要受力结构之一，索夹是连接主缆与钢梁及桥面的重要构件，索夹一般分为上、下两半或左右两半锁合的结构，两半索夹本体通过锁合螺杆组件锁紧而夹紧主缆，保证索夹在钢梁及桥面的拉力载荷作用下不与主缆发生滑移；目前索夹锁合螺杆组件一般采用螺杆、螺母、球面垫圈等组成，其中索夹螺杆采用合金钢材料制造，采用螺纹连接形式与螺母配合。索夹在大桥现场安装索夹时采用液压拉伸器预紧，因一个索夹上配备有多套螺杆组件，大型索夹一个索夹多达40多套螺杆，在大桥现场安装索夹时，较难保证索夹所有螺杆均能同时达到设计要求预紧力，同时在大桥运行时，主缆受载荷作用，会出现主缆直径减小和主缆索股钢丝重新排列现象，也会导致索夹螺杆轴力损失，以上螺杆轴力下降问题如不及时发现并及时补足螺杆轴力，会造成索夹与主缆出现滑移问题，目前国内已建成通车的多座大桥已发现索夹有螺杆轴力不足及索夹滑移现象。

2、目前对索夹的轴力检测主要依靠人工操作，进行单个螺杆独立检测的方法，如“拔出法”采用千斤顶对螺杆进行张拉，单千斤顶的张拉与螺杆轴力相等时，认为螺母已经卸载可以松动，此时千斤顶的张拉力等于螺杆轴力，实际上在千斤顶张拉力与螺杆轴力相等时，螺母的内侧与索夹接触面并不能完全脱离，检测的准确性和及时性无法保证，同时人工检测在大桥主缆上进行高空操作，存在受天气影响，效率较低，发生伤害的风险较高，安全性和稳定性不足的问题。

3、申请号为cn202211281858.0，申请日为2022年10月19日的中国专利申请揭示了一种大跨径悬索桥索夹螺杆有效预紧力检测系统及方法，螺母夹具套设于悬索桥索夹的索夹螺母上，螺母夹具上设有用于检测索夹螺母的接触状态的传感器；液压螺杆拉拔器能够与悬索桥索夹的索夹螺杆的外露段相连并与悬索桥索夹的上索夹表面相抵。本发明通过液压螺杆拉拔器能够对索夹螺杆的外露段施加拉力，实现对索夹螺杆拉拔，利用螺母夹具上设置的传感器的检测结果能够判断索夹螺母是否脱离上索夹表面，以判断索夹螺母与上索夹表面脱离的时机，当判断索夹螺母与上索夹表面脱离时，根据此时液压螺杆拉拔器施加的拉力值确定悬索桥索夹有效预紧力值，但是对比文件依旧没有解决监测时安全性和稳定性不足的问题。

4、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在监测时安全性和稳定性不足的问题，提供了监测时安全性和稳定性足够的一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹。

2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹，所述螺杆预紧力智能监测索夹包括上半索夹、下半索夹、主缆、螺杆与超声波传感器；

3、所述上半索夹的底部与下半索夹的顶部贴合形成主缆放置腔，主缆轴向贯穿设置于主缆放置腔内，上半索夹的上承压台顶部前后两端开设有多个上螺杆孔，下半索夹的下承压台的底部前后两端开设有多个下螺杆孔，前侧的上螺杆孔、下螺杆孔连通，后侧的上螺杆孔、下螺杆孔连通，两个上螺杆孔位于主缆放置腔的前后两侧，螺杆孔内插接有螺杆，每个螺杆的底端依次贯穿上半索夹、下半索夹后延伸至下半索夹的下方；

4、所述螺杆与上半索夹之间通过上螺母锁紧、螺杆与下半索夹之间通过下螺母锁紧，螺杆的顶部与超声波传感器的底部连接；

5、所述超声波传感器包括传感器本体、接头、防水堵头与电缆线，所述传感器本体的底部与螺杆的顶部连接，传感器本体的顶部与接头的底部连接，接头的顶部与电缆线的一端连接，电缆线的另一端与防水堵头的底部连接。

6、所述上半索夹的底部与下半索夹的顶部之间设置有嵌合间隙区，嵌合间隙区内设置有卡合部b。

7、所述卡合部b包括卡槽与卡块，所述上半索夹的底部开设有多个均匀排列的卡槽，下半索夹的顶部设置有多个卡块，每个卡块与每个卡槽一一对应卡接。

8、所述主缆的侧围缠绕有钢丝圈，上半索夹、下半索夹的侧围设置有环形槽，钢丝圈设置在环形槽内；

9、所述嵌合间隙区内设置有橡胶条。

10、所述上螺杆孔的数量为多个，每两个上螺杆孔为一组，每组的两个上螺杆孔分别位于上半索夹顶部的前后两端，多组上螺杆孔从左至右依次等距离分布于上半索夹、下半索夹上；

11、每个所述螺杆的顶部设置有半球形的防水螺母，防水螺母设置在上螺母外侧。

12、所述螺杆侧围位于上螺母与上半索夹之间依次设置有上内球面垫圈、上外球面垫圈；

13、所述螺杆侧围位于下螺母与下半索夹之间依次设置有下内球面垫圈、下外球面垫圈。

14、所述螺杆的底端依次贯穿上半索夹、卡槽、卡块、下半索夹后延伸至下半索夹的下方通过上螺母、下螺母固定。

15、所述上内球面垫圈、上外球面垫圈、下内球面垫圈、下外球面垫圈均采用不锈钢或合金钢材料。

16、所述防水螺母与传感器本体之间存在测量区，测量区与防水孔相连通；

17、所述防水螺母的内径与螺杆相适配。

18、所述上半索夹的前后两侧均安装有主缆检修道立柱，两个主缆检修道立柱外侧均安装有太阳能电池板；

19、所述上半索夹的顶部两端安装有两个电源箱，电源箱分别与超声波传感器、太阳能电池板电连接。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、1、本发明一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹，螺杆与上半索夹之间通过上螺母锁紧、螺杆与下半索夹之间通过下螺母锁紧，超声波传感器包括传感器本体、接头、防水堵头与电缆线，传感器本体的底部与螺杆的顶部连接，传感器本体的顶部与接头的底部连接，接头的顶部与电缆线的一端连接，电缆线的另一端与防水堵头的底部连接，通过超声波传感器发射超声波，超声波信号作用到螺杆上时会反馈轴力信号给超声波传感器，螺杆不同的轴力对应的超声波传输速率不同，通过超声波传输时间变化换算成不同轴力，监测整个螺杆的轴力变化，超声波传感器实时在线检测螺杆轴力，通过轴力数据的不断变化，从而可以得知预紧力的变化，使得本螺杆轴力智能监测索夹安全性和稳定性更强，更具有智能化、实时性的优点，可在索夹预紧力下降时立即进行补足。因此，本设计安全性和稳定性更强，监测方便。

22、2、本发明一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹，所述上半索夹的底部与下半索夹的顶部之间设置有间隙区，间隙区内设置有卡合部；卡合部包括卡槽与卡块，所述上半索夹的底部开设有多个均匀排列的卡槽，下半索夹的顶部设置有多个卡块，每个卡块与每个卡槽一一对应卡接，间隙区的设置留出了预设的空隙，使得主缆可以进行一定的直径变化，避免对主缆造成损坏，而间隙区的高度变化，会造成螺杆轴力变化，超声波在不同轴力的螺杆中传输速率不同，通过超声波传感器发射超声波，进行传输时间测算，换算成轴力，从而可以得知螺杆的预紧力，钢丝圈与固定条的设置可以对主缆进行固定，防止主缆松散影响使用。因此，本设计使用安全，安装稳固。

23、3、本发明一种通过超声波智能监测螺杆预紧力的索夹，监测方法包括无线监测方法与有线监测方法，将信号通过采集、传输、处理，并实时显示，实现数据采集单元及监控室数据接收单元之间的数据交互，并由工控机进行进一步的数据处理及显示，避免人工检测漏检、误检现象。因此，本设计实时监控，操作简单。