技术领域
[0001] 本申请涉及预应力张拉技术领域，特别涉及一种预应力可调式悬浮张拉限位装置。
相关背景技术
[0002] 目前，在预应力张拉的领域中，一般有悬浮张拉和限位张拉两种方式。在预应力束需要多次张拉的工况下，为了避免夹片多次夹持钢绞线影响钢绞线的受力，或在张拉前需要进行摩擦试验时，夹片不需要锚固钢绞线，需使夹片处于悬浮状态，因此，适于采用悬浮张拉方式。
[0003] 现有的悬浮张拉装置中，通过在限位压板周围设置多个升降控制结构来控制限位压板的升降，如多个螺杆，利用多个螺杆的转动来实现限位压板的升降和悬浮。这存在的问题是，难以保证多个升降控制结构的同步运动，例如，各个螺杆的转动量很难精确控制到相同，导致出现各个螺杆受力不均，限位压板与锚板不平齐，无法保证夹片均匀跟进，即使通过电控方式来驱动多个升降控制结构，则导致结构非常复杂、操作复杂、成本高；拧动多个螺杆导致操作强度大、效率低。
具体实施方式
[0041] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
[0042] 需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接固定或设置在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0043] 为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
[0044] 请参阅图1和图9所示，本申请实施例提供一种预应力可调式悬浮张拉限位装置100，其用于工程施工中，用于在张拉预应力束99(预应力束99包括多个应力绳，如钢绞线
990)时提供可调节的限位压板2，避免多次张拉时夹片(具体指第一夹片92)因限位高度过低，埋入锥孔96中而夹持钢绞线990，在钢绞线990向外延伸时，夹片损伤钢绞线990，或在摩擦试验时，因夹片限位高度过低，在另一端张拉时夹片回缩而夹持钢绞线990、无法测出钢绞线990的受力。
[0045] 具体地，请参阅图2所示，该预应力可调式悬浮张拉限位装置100包括固定支架1、限位压板2和转动件3；如图2和图4所示，固定支架1用于固定安装在工作位置，以保持固定，固定支架1内设有沿第一方向X贯穿其相对两端的轴向空间10，如图3和图6所示，限位压板2包括压板主体21和与压板主体21连接的外螺纹部220，压板主体21沿第一方向X滑动设于轴向空间10内。如图7所示，转动件3转动地安装于固定支架1上并套设于外螺纹部220，转动件3包括与外螺纹部220啮合的内螺纹部31。转动件3的转动中心轴线为平行于第一方向X；转动件3在第一方向X上被限位，限位压板2在转动件3的转动方向上被限位。
[0046] 本申请实施例提供的预应力可调式悬浮张拉限位装置100按如下方式工作：
[0047] 提供一定的作用力使得转动件3转动，转动件3的内螺纹部31与限位压板2的外螺纹部220啮合，由于转动件3在第一方向X上被限位，限位压板2在转动件3的转动方向上被限位，因此，限位压板2只能沿着第一方向X移动，而不能相对于固定支架1发生转动，转动件3只能相对于固定支架1转动，而不能沿着第一方向X移动。如此，转动件3的转动可以转换为限位压板2沿第一方向X的平移。
[0048] 当限位压板2与钢绞线990配合时，随着限位压板2的移动，可在钢绞线990上施加一定的预应力。
[0049] 本申请实施例提供的预应力可调式悬浮张拉限位装置100，通过转动件3的转动来驱动限位压板2沿第一方向X移动，不需要多个升降调节结构，不需要对多个升降调节结构一一进行操作，能够保证限位压板2整体同步地沿第一方向X移动，不会发生限位压板2局部偏斜导致预应力束99上的预应力不一致的问题；对转动件3整体的转动操作可节省时间、提高张拉操作效率。
[0050] 当驱动件41正向转动时，可以驱动限位压板2正向平移，当驱动件41反向转动时，可以驱动限位压板2反向平移。因此，本申请实施例提供的预应力可调式悬浮张拉限位装置100可以通过驱动件41的不同方向的转动，实现限位压板2的位置的往复调节，适用于在预应力束99需要多次张拉、反复张拉的情况下使用。
[0051] 此外，转动件3转动一圈，限位压板2沿第一方向X的平移距离等于其外螺纹部220的螺距，本申请提供的预应力可调式悬浮张拉限位装置100还提高了限位压板2的平移控制精度。
[0052] 一个实施例中，请参阅图3和图4所示，固定支架1上还设有多个导向孔13，导向孔13沿第一方向X延伸且沿第二方向Y贯穿固定支架1的内周壁和外周壁，第二方向Y垂直于第一方向X。请参阅图5和图6所示，限位压板2还包括分布于压板主体21周缘的多个耳板22，各耳板22相对于压板主体21在第二方向Y上突出，且各耳板22分别沿第一方向X滑动设于导向孔13内，耳板22上设有外螺纹部220。在第二方向Y上，各耳板22相对突出于固定支架1的外周壁，因此，转动件3套设于固定支架1上。
[0053] 这样设置的目的在于，可借由导向孔13对耳板22的限制，实现限位压板2相对于固定支架1在转动件3的转动方向上的限位，节省限位结构。同时，耳板22可与压板主体21在第一方向X上保持至少部分重合、对齐，能够降低该限位压板2在第一方向X上的尺寸，使得该预应力可调式悬浮张拉限位装置100整体的尺寸较小。
[0054] 需要说明的是，为了保证转动件3的内螺纹部31与限位压板2上的外螺纹部220之间的配合，多个耳板22的外螺纹部220的相同点需要位于同一圆周上。但，多个耳板22沿第一方向X的长度可以相等也可以不相等，压板主体21可以为圆形也可以不为圆形，轴向空间10的横截面可以为圆形也可以不为圆形，只要压板主体21的形状与轴向空间10的横截面形状适配即可。
[0055] 一个实施例中，压板主体21为圆形，轴向空间10的横截面为圆形。多个耳板22沿第一方向X的长度相等。这有利于保证耳板22的强度加工一致。
[0056] 可选地，多个耳板22沿着压板主体21的周缘均匀分布。此时，限位压板2整体为旋转对称结构。
[0057] 第一方向X即为固定支架1的轴向，第二方向Y为固定支架1的径向。转动件3的转动中心轴线可以与固定支架1的中心轴线重合。
[0058] 耳板22的数量不限。耳板22的数量设置以保证转动件3能够与外螺纹部220形成稳定的啮合为宜。具体地，在一些实施例中，耳板22的数量可以为三个、四个(参见图1和图5所示)、五个、六个等。
[0059] 请参阅图5所示，压板主体21上设有多个沿第一方向X的通孔210。该些通孔210的内尺寸设置为小于钢绞线990的外尺寸，以允许该些钢绞线990在通孔210内的滑动。
[0060] 请结合参阅图5和图6所示，压板主体21沿第一方向X的厚度小于耳板22在第一方向X上的高度。这样设置的目的在于，由于压板主体21仅用于设置通孔210，其厚度在保证不会因为预应力而变形的基础上可以尽量小地设置，有利于降低其重量、减少其材料成本等。耳板22沿第一方向X的高度较大，也便于加工足够数量和精确的外螺纹部220，满足与转动件3的内螺纹部31的啮合需求，避免产生耳板22相对于第一方向X偏斜的问题。
[0061] 请参阅图3和图4所示，导向孔13沿第一方向X延伸设置，其沿第一方向X的尺寸小于固定支架1的尺寸。
[0062] 一个实施例中，为了便于导向孔13的加工制造，以及便于耳板22进入导向孔13内，导向孔13延伸至固定支架1的其中一个轴向端面。也即，在第一方向X上，导向孔13为一端开放式的孔，在第二方向Y上，导向孔13为贯通孔210。
[0063] 在固定支架1的周向上，被一个导向孔13划分的两部分构成撑脚14。也可以说，导向孔13由撑脚14之间间隔设置而限定得到。
[0064] 在实际应用中，导向孔13还可以作为观察窗口，用于供工作人员实时观察和掌握限位压板2的高度。
[0065] 请参阅图7所示，一个实施例中，转动件3的外周面上设有外齿轮部32，预应力可调式悬浮张拉限位装置100还包括驱动组件4，驱动组件4包括蜗杆42，蜗杆42转动安装于固定支架1上并与外齿轮部32啮合。此时，转动件3为蜗轮。
[0066] 如此，驱动蜗杆42转动，蜗杆42与转动件3的配合可以带动转动件3转动。
[0067] 并且，蜗杆42与蜗杆42的配合，可实现较大的传动比。一，能够省力，可在蜗杆42一侧输入较小的扭矩，在转动件3上得到较大的扭矩，以驱动限位压板2的移动；二，能够缓慢、精确地控制限位压板2的移动，避免限位压板2快速移动或者位移过大导致部分结构损坏的问题；三，蜗轮与蜗杆42的配合可以实现自锁，使得限位压板2稳定地保持在位，在张拉过程、试验过程中有利于保持稳定的预应力。
[0068] 一个实施例中，对蜗杆42的驱动，可以采用自动驱动方式。
[0069] 如图2和图3所示，一个实施例中，该驱动组件4还包括动力件，动力件设于固定支架1上，并用于驱动蜗杆42转动。动力件具体可以是电机。
[0070] 如此，通过电流控制电机的正转、反转或者停止，可以实现限位压板2的正向平移、反向平移或者保持在某一位置。
[0071] 一个实施例中，对蜗杆42的驱动，可以采用手动驱动方式。
[0072] 也即，取消上述的动力件，在需要使转动件3转动时，采用人工手持工具旋拧蜗杆42的方式进行操作。所说的工具可以是扳手，例如手动扳手或者电动扳手。该工具不需要如同动力件那样固定在固定支架1上，而是可以随时与蜗杆42进行连接或被取下。
[0073] 或者，对蜗杆42的手动驱动采用如下方式实现：
[0074] 转动件3的外周面上设有多个施力部(未图示)，施力部可以包括施力杆。由于施力杆相对于转动件3的外周面沿第二方向Y突出，因此，可以作为施力把手。操作人员通过手持施力把手对转动件3施加切向的力，可以使得转动件3做旋转运动。
[0075] 其中，施力杆可以是固定连接于转动件3的外周面上。例如，施力杆可以是一体制造于转动件3上的结构，也可以是与转动件3分体制造并通过例如焊接等方式连接到转动件3上的结构。
[0076] 或者，施力杆可是拆卸地设置在转动件3上。例如，转动件3的外周面上设有多个凹槽，施力杆以可拆卸的方式插设于各凹槽内。
[0077] 这样设置的目的在于，便于施力杆与转动件3分别加工制造，且，在不需要使用施力杆时，允许施力杆被拆卸并收纳。
[0078] 可以理解的是，在一些实施例中，为了保证转动件3能在所需要的位置保持一定的时间，还需要设置限位结构来阻止转动件3的回复。限位结构的形式不限，只要能够对转动件3在周向上进行限位即可。例如，限位结构可以与施力杆可拆卸连接，并固定施力杆；或者，限位结构可以与转动件3可拆卸连接，并固定转动件3。
[0079] 一个实施例中，请参阅图2和图8所示，转动件3在第一方向X上的高度小于耳板22在第一方向X上的高度。这样设置的目的在于，转动件3的外齿轮部32配置为与蜗杆42啮合，因此，转动件3在第一方向X上的高度可与蜗杆42直径大体接近即可。在此基础上，耳板22沿第一方向X的高度较大，也便于加工足够数量和精确的外螺纹部220，满足与转动件3的内螺纹部31的啮合需求，避免产生耳板22相对于第一方向X偏斜的问题。
[0080] 接下来，请参阅图2和图8所示，固定支架1的外壁上设有沿第一方向X间隔的第一限位块51和第二限位块52，转动件3位于第一限位块51和第二限位块52之间，并作转动运动。通过第一限位块51和第二限位块52的设置，可以保证转动件3在第一方向X上不会发生位移，只能转动。
[0081] 第一限位块51、第二限位块52可以设置多个。多个第一限位块51在固定支架1的周向上间隔分布，可选是均匀分布。多个第二限位块52在固定支架1的周向上间隔分布，可选是均匀分布。可选地，一个第一限位块51和一个第二限位块52作为一组，沿第一方向X对齐并间隔，参见图8所示。
[0082] 一个实施例中，为了便于转动件3在固定支架1上的套设安装和拆卸，第一限位块51、第二限位块52中的至少一个为可拆卸安装，以使得转动件3能够从固定支架1的轴向一端进行套设和拆卸。
[0083] 如图4所示，固定支架1具有沿第一方向X设置的两个轴向端面，这里定义为第一轴向端面11和第二轴向端面12。可选地，导向孔13延伸至固定支架1的其中一个轴向端面，例如，第一轴向端面11，具体请参阅图4所示。
[0084] 一个实施例中，请结合参阅图8所示，至少靠近第一轴向端面11设置的第二限位块52为可拆卸。如此，转动件3和限位压板2均从第一轴向端面11一侧进行安装和拆卸。
[0085] 具体地，请参阅图8所示，一个可选实施例中，靠近第一轴向端面11的第二限位块52通过锁紧件6与固定支架1可拆卸连接，锁紧件6具体可以是螺栓、卡扣等。
[0086] 而远离第一轴向端面11的第一限位块51可以是与固定支架1固定连接，如焊接连接或者一体制造成型，也可以与固定支架1通过例如锁紧件6实现可拆卸连接。
[0087] 或者，一个实施例中，至少远离第一轴向端面11的第一限位块51设置为可拆卸，以允许转动件3从第二轴向端面12拆卸，也是可以的。
[0088] 请参阅图9所示，本申请实施例提供的预应力可调式悬浮张拉限位装置100可以按照如下方式进行工作。
[0089] 以第一方向X为竖直方向为例进行说明。
[0090] 第一种：预应力束99的摩擦系数试验。
[0091] 参见图9所示，第一锚板91固定设置，如固定在混凝土构件上。固定支架1固定安装在预定的工作位置，第一锚板91位于其下端设置，多个钢绞线990穿过第一锚板91。在第一锚板91的靠近固定支架1的一侧，钢绞线990上还设有第一夹片92，第一夹片92配置为能够在钢绞线990上朝向第一锚板91移动，而不能反向移动，第一夹片92呈朝向第一锚板91渐缩的楔形，第一锚板91上设有对应的锥形孔95，且第一夹片92的尺寸大于压板主体21上各通孔210的尺寸。在固定支架1的上端，固定设置有升降驱动机构，例如千斤顶96，千斤顶96的输出端固定连接第二锚板93，钢绞线990同时穿过第二锚板93，且在第二锚板93的背离固定支架1的一侧，钢绞线990上设有第二夹片94，第二夹片94的配置与第一夹片92相同。
[0092] 在进行预应力束99与孔壁的摩擦系数试验时，千斤顶96将第二锚板93向上顶起，由于第二夹片94和第二锚板93的限位作用，钢绞线990被带动向上移动，此时，限位压板2抵靠在第一夹片92的上方。通过调节限位压板2在第一方向X上的高度，使得第一夹片92与第一锚板91之间呈悬浮状态。
[0093] 在钢绞线990的另一端，也设有同样的预应力可调式悬浮张拉限位装置100及第一锚板91、第二锚板93、第一夹片92、第二夹片94和千斤顶96。两个千斤顶96的压力读数之差，即为钢绞线990的两端承受的拉力之差，该拉力之差即为钢绞线990与孔壁的摩擦力。如此，可以得到预应力束99与孔壁的摩擦系数。
[0094] 第二种：预应力束99的张拉。
[0095] 调节限位压板2在第一方向X上的高度，使压板主体21与第一锚板91之间的距离尽量接近(可以稍大于)锥形孔95与第一夹片92的高度之差。启动千斤顶96，将第二锚板93向上顶起，由于第二夹片94的设置，钢绞线990被向上拉动，同时，由于限位压板2对第一夹片92的限制，第一夹片92保持在靠近第一锚板91的位置处，钢绞线990通过第一锚板91并被向上拉动，第一夹片92单向限制钢绞线990无法向下回复。如此，钢绞线990的位于第一锚板91以下的部分被张紧。去除千斤顶96后，可在钢绞线990上得到预定的预应力。
[0096] 本申请实施例提供的预应力可调式悬浮张拉限位装置100具有如下优势：
[0097] 1、转动件3的转动转换为限位压板2沿第一方向X的平移，能够实现限位压板2整体相对于锚板(第一锚板91和第二锚板93)的平行，进而，使得夹片(第一夹片92和第二夹片94)受力均匀、同步跟进移动，有利于保证张拉预应力的准确性，以及不同钢绞线990上预应力的一致性；
[0098] 2、采用蜗轮和蜗杆42的配合，能够实现限位压板2在任意位置停止并保持悬浮，避免限位压板2因自身重力或其他因素产生随动，避免影响预应力；
[0099] 3、采用蜗轮和蜗杆42的配合，能够降低张拉时的输入力的大小，且能够精确控制限位压板2的移动速率和移动距离；
[0100] 4、仅需操作转动件3即可实现限位压板2的平移，操作简单、强度低，操作效率高。
[0101] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
