采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法

技术领域

本发明涉及钢结构施工设备技术领域，具体为一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法。

背景技术

张弦结构的预应力施工是指对结构主体施加预应力的过程，主要通过改变下弦钢索长度实现。张弦结构的预应力施工效果会影响结构的初始内力分布和平衡形态，进而影响结构的整体受力性能，是张弦结构施工的重点和难点。

张弦结构预应力施工的设备包括反力构件，承力构件，工装索，穿心式千斤顶等。其中，反力构件和承力构件配合工作，将千斤顶对工装索的拉力转换为索端对钢索的拉力，从而实现下弦钢索的张拉施工。实际工程中，张弦结构形式多样且钢索直径不一，施工所使用的承力构件和反力构件尚无成型通用产品，需要施工单位根据所张拉钢索的样式在现场对承力构件和反力构件进行设计加工，增加施工工作量的同时还会造成一定的安全隐患。

发明内容

本发明为解决现有施工所使用的承力架通用性差，预应力施工时需要施工人员根据所张拉钢索现场加工承力构件的问题，特此提出了一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法。本发明提出的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法适用于各种不同样式的张弦结构钢索，具有良好的通用性，不需要施工人员根据所张拉钢索现场设计加工承力架和反力装置，避免了依靠经验设计承力架而导致安全隐患的存在，减少施工人员施工工作量，减少材料消耗

本发明提出了一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置，其具体包括上盖板、下盖板、若干槽形板、若干弹簧和若干锚杯夹，所述上盖板和下盖板之间设置有槽形板，槽形板凹面设置有若干弹簧和若干锚杯夹；弹簧一端与槽形板连接，另一端与锚杯夹连接；若干槽形板、弹簧和锚杯夹配合对锚杯进行夹持。

更进一步地，所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置还包括若干支撑柱，每个支撑柱上端与上盖板连接，下端与下盖板连接。

更进一步地，所述上盖板和下盖板包括两个相对拼接的板片、缺口和圆孔，每个板片的一端设置有缺口，缺口用于穿过锚杯，另一端设置有圆孔，圆孔用于穿过工装索；所述槽形板设置于缺口和圆孔中间。

更进一步地，所述缺口为半圆形缺口，直径大于承力装置所适用缆索的锚杯的最大外径。

更进一步地，所述上盖板和下盖板在缺口所在端设置有若干连接板，采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置左右两部分通过连接板连接。

更进一步地，所述锚杯夹包括钢板和垫片，所述钢板上设置有垫片，垫片与锚杯配合。

更进一步地，所述垫片为橡胶垫。

一种采用上述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的缆索张紧装置，包括采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、若干穿心式千斤顶、锚杯、调节螺杆、若干工装索、反力背板和缆索索头，所述锚杯从缺口和槽形板内穿过，锚杯夹对锚杯进行夹持，缆索通过锚杯、调节螺杆和缆索索头与结构主体连接，缆索索头上安装有反力背板，反力背板与工装索一端连接；工装索另一端穿过圆孔后由穿心式千斤顶对工装索进行夹持，穿心式千斤顶设置于上盖板上。

一种采用上述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的缆索张紧装置，包括两个采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、若干穿心式千斤顶、锚杯、调节螺杆、若干工装索和缆索索头，所述锚杯从两个采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的缺口和槽形板内穿过，缆索通过锚杯、调节螺杆和缆索索头与结构主体连接；上方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置通过锚杯夹对上方的锚杯进行夹持，下方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置通过锚杯夹对下方的锚杯进行夹持；下方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置与工装索一端连接；工装索另一端穿过上方承力装置的圆孔由穿心式千斤顶对工装索进行夹持，穿心式千斤顶设置于上方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置上盖板上。

一种采用上述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的施工方法，它具体包括以下使用步骤：

a.将槽形板和支撑柱安装到上盖板和下盖板之间；将弹簧一端与锚杯夹连接，另一端连接于槽形板凹面；槽形板上等间距设置多组弹簧与锚杯夹；

b.将采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置左右两部分扣合在锚杯两侧，并通过连接板将承力装置固定于锚杯上；

c.将工装索一端与反力背板或采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置连接，另一端穿过圆孔与穿心式千斤顶连接；

d.启动穿心式千斤顶油泵，进行缆索张拉施工。

本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法的有益效果为：

(1)本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，通过设置带高强弹簧的锚杯夹以适应多种类型及直径的缆索，有效解决了传统承力构件无法通用的问题，减少张弦结构预应力施工工作量，同时可避免预应力施工时由于加工多个承力构件而导致的钢材浪费；

(2)本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，通过设置多个带有高强度弹簧的锚杯夹，可对缆索锚杯产生有效约束，避免承力装置松脱而引起的缆索张拉卸力；

(3)本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，其承力装置为通用型产品，可实验确定承力装置的承载力以及适用范围，有效解决传统承力构件基于经验设计导致可靠性差的问题；

(4)本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，所述承力装置施工安装简单，可有效简化张弦结构预应力施工过程，此外，所述承力装置可采用多种施工布置方案，以应对各种复杂施工状况，具有较强的适用性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的整体结构示意图；

图2是本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的内部结构示意图；

图3是本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的槽形板及其内部弹簧和锚杯夹结构示意图；

图4是本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的实施例一的整体结构示意图；

图5是本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的实施例二的整体结构示意图；

其中：1-盖板，2-槽形板，3-支撑柱，4-弹簧，5-锚杯夹，6-高强螺栓，7-上盖板，8-下盖板，9-缺口，10-圆孔，11-连接板，12-钢板，13-垫片，14-穿心式千斤顶，15-锚杯，16-调节螺杆，17-工装索，18-反力背板，19-缆索索头，20-结构主体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-图4具体说明本实施方式。本实施方式所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置包括若干盖板1、若干槽形板2、若干弹簧4和若干锚杯夹5，所述盖板1采用矩形钢板加工制作，盖板1包括上盖板7和下盖板8；上盖板7和下盖板8之间设置有槽形板2；槽形板2上端通过焊接的方式与上盖板7连接，下端通过焊接的方式与下盖板8连接；槽形板2凹面设置有若干弹簧4和若干锚杯夹5；弹簧4为高强度弹簧，弹簧4一端通过焊接的方式与槽形板2连接，另一端通过焊接的方式与锚杯夹5连接；一个弹簧4和一个锚杯夹5为一组，在槽形板2凹面上等间距均匀布置有若干弹簧4和锚杯夹5的组合；通过槽形板2、弹簧4和锚杯夹5的配合对锚杯15进行夹持。

所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置还包括若干支撑柱3，支撑柱3设置于圆孔10外侧；每个支撑柱3上端通过焊接的方式与上盖板7连接，下端通过焊接的方式与下盖板8连接，支撑柱3对上盖板7和下盖板8进行支撑；支撑柱3采用实心钢棒制作而成。

所述上盖板7和下盖板8包括两个相对拼接的板片、缺口9和圆孔10，每个板片的一端设置有缺口9，缺口9与锚杯15配合用于穿过锚杯15，另一端设置有圆孔10，圆孔10与穿心式千斤顶14配合用于穿过工装索17，圆孔10距盖板1边缘的距离大于穿心式千斤顶14底面半径；所述槽形板2设置于缺口9和圆孔10中间；槽形板2的板边缘与盖板1边缘对齐；槽形板2整体冲压成型，一对槽形板2拼接后形成六边形空心柱，由槽形板2拼接后形成六边形空心柱的中心轴与两个缺口9拼接形成的孔同轴。

所述缺口9为半圆形缺口，直径大于锚杯15最大外径。

所述上盖板7和下盖板8在缺口9所在端设置有若干连接板11，连接板11上设置有螺栓孔且表面与盖板1侧面平齐，所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置左右两部分通过连接板11以及高强螺栓6连接。

所述锚杯夹5包括钢板12和垫片13，所述钢板12为弧形钢板；垫片13为橡胶垫，并且橡胶垫表面进行粗糙处理，用以增加摩擦力。所述垫片13通过黏贴的方式设置在钢板12上，垫片13与锚杯15配合。

所述由若干弹簧4和若干锚杯夹5共同形成的筒形结构的内径小于缺口9的直径，用以保证锚杯夹5对锚杯15的有效夹持。

一种采用上述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的缆索张紧装置，包括采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、若干穿心式千斤顶14、锚杯15、调节螺杆16、若干工装索17、反力背板18和缆索索头19，所述锚杯15从缺口9和槽形板2内穿过，锚杯夹5对锚杯15进行夹持，缆索通过锚杯15、调节螺杆16和缆索索头19与结构主体20连接，缆索索头19上安装有反力背板18，反力背板18与工装索17一端连接；工装索17另一端穿过圆孔10后再穿过穿心式千斤顶14，并由穿心式千斤顶14对工装索17进行夹持，穿心式千斤顶14设置于上盖板7上。

一种采用上述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的施工方法，它具体包括以下使用步骤：

a.将槽形板2和支撑柱3安装到上盖板7和下盖板8之间；将弹簧4一端与锚杯夹5连接，另一端连接于槽形板2凹面；槽形板2上等间距设置多组弹簧4与锚杯夹5；

b.将采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置左右两部分扣合在锚杯15两侧，并通过高强螺栓6连接连接板11，将承力装置固定于锚杯15上；

c.将工装索17一端与反力背板18连接，另一端穿过圆孔10后再穿过穿心式千斤顶14，并由穿心式千斤顶14对工装索17进行夹持；

d.启动穿心式千斤顶14油泵，进行缆索张拉施工。

本实施方式所述的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的具体使用方法为：

将槽形板2和支撑柱3焊接于上盖板7和下盖板8之间，将弹簧4一端通过焊接的方式与锚杯夹5连接，另一端通过焊接的方式与槽形板2连接；将多组弹簧4和锚杯夹5等间距均匀的安装到槽形板2上。

将所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的左右两个部分相对扣合在锚杯15的两侧，所述承力装置左右两个部分的连接板11相对且孔位对中，将高强螺栓6插入到连接板11上的螺栓孔中并拧紧螺母将承力装置固定于锚杯15上；在此过程中锚杯夹5和锚杯15接触，弹簧4受到压缩，实现所述承力装置对锚杯15的夹持。

所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置完成安装后，将工装索17的一端固定到反力背板18上，工装索17另一端穿过圆孔10与穿心式千斤顶14连接，且工装索17从穿心式千斤顶14中穿出；穿心式千斤顶14底面与承力装置上盖板7的表面抵紧，确保安装无误后，启动穿心式千斤顶14油泵进行缆索张拉施工。

穿心式千斤顶14逐渐收紧工装索8，使承力装置逐渐与缆索索头19靠近，带动缆索锚杯15与缆索索头19距离收紧，当调节螺杆16处于无应力状态时，调节调节螺杆16来改变缆索的张紧程度。当调节螺杆16调节完毕后，撤去承力装置，由于缆索张紧力的存在使得调节螺杆16将不能被再次调节。在缆索张紧过程中，本实施方式所述的承力装置作用在于，承力装置通过锚杯夹5挤压锚杯15外壁实现对锚杯15的夹持，并和反力背板18相配合，将穿心式千斤顶14对工装索17的拉力转化为所述承力装置通过锚杯15对缆索的拉力，最终实现缆索的张拉。

具体实施方式二：参见图1-图3和图5具体说明本实施方式。本实施方式所述的一种采用上述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的缆索张紧装置，具体包括两个采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、若干穿心式千斤顶14、锚杯15、调节螺杆16、若干工装索17和缆索索头19，所述锚杯15从两个采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的缺口9和槽形板2内穿过，缆索通过锚杯15、调节螺杆16和缆索索头19与结构主体20连接；上方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置通过锚杯夹5对上方的锚杯15进行夹持，下方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置对下方的锚杯15进行夹持；下方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置与工装索17一端连接；工装索17另一端穿过上方承力装置的圆孔10再穿过穿心式千斤顶14，并由穿心式千斤顶14对工装索17进行夹持，穿心式千斤顶14设置于上方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置上盖板7上。本实施方式通过两组承力装置配合来完成缆索的张拉施工，利用承力装置来代替反力背板18，减少了施工时间、节省了施工材料，使施工布置更加灵活和方便。本实施方式的其它组成与连接关系同具体实施方式一相同。

一种采用上述采用多杆汇交自夹紧缆索张拉承力装置的施工方法，它具体包括以下使用步骤：

a.将槽形板2和支撑柱3安装到上盖板7和下盖板8之间；将弹簧4一端与锚杯夹5连接，另一端连接于槽形板2凹面；槽形板2上等间距设置多组弹簧4与锚杯夹5；

b.将采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置左右两部分扣合在锚杯15两侧，并通过高强螺栓6连接连接板11，将承力装置固定于锚杯15上；

c.将工装索17一端与采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的下盖板8连接，另一端穿过圆孔10后再穿过设置在上方的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置上盖板7上的穿心式千斤顶14，并由穿心式千斤顶14对工装索17进行夹持；

d.启动穿心式千斤顶14油泵，进行缆索张拉施工。

本实施方式所述的采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的具体使用方法为：

将槽形板2和支撑柱3焊接于上盖板7和下盖板8之间，将弹簧4一端通过焊接的方式与锚杯夹5连接，另一端通过焊接的方式与槽形板2连接；将多组弹簧4和锚杯夹5等间距均匀的安装到槽形板2上。

将所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置的左右两个部分相对扣合在锚杯15的两侧，所述承力装置左右两个部分的连接板11相对且孔位对中，将高强螺栓6插入到连接板11上的螺栓孔中并拧紧螺母将承力装置固定于锚杯15上；在此过程中锚杯夹5和锚杯15接触，弹簧4受到压缩。

所述采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置完成安装后，以同样的方式将另一个承力装置安装在靠近缆索索头19的下方的锚杯15上来代替具体实施方式一中的反力背板18。将工装索17的一端连接固定到下方的承力装置的下盖板8上，工装索17的另一端穿过圆孔10与穿心式千斤顶14连接，且工装索17从穿心式千斤顶14中穿出；穿心式千斤顶14的底面与上方的承力装置上盖板7的表面抵紧；确保安装无误后，启动穿心式千斤顶14的油泵进行缆索张拉施工。

穿心式千斤顶14逐渐将工装索8收紧，使承力装置逐渐与缆索索头19靠近，带动缆索锚杯15与缆索索头19距离收紧，当调节螺杆16处于无应力状态时，调节调节螺杆16来改变缆索的张紧程度。当调节螺杆16调节完毕后，撤去承力装置，由于缆索张紧力的存在调节螺杆16将不能被再次调节。在缆索张紧过程中，本实施方式所述的承力装置作用在于，承力装置通过锚杯夹5挤压锚杯15外壁实现对锚杯15的夹持，并和另一个承力装置相配合，将穿心式千斤顶14对工装索17的拉力转化为所述承力装置通过锚杯15对缆索的拉力，最终实现对缆索的张拉。

总结上述实施案例，本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，通过设置带有高强度的弹簧4的锚杯夹5以适应多种类型及直径的缆索，有效解决了传统承力构件无法通用的问题，减少张弦结构预应力施工工作量，同时可避免预应力施工时由于加工多个承力构件而导致的钢材浪费；本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，通过设置多个带有高强度的弹簧4的锚杯夹5，可对锚杯15产生有效约束，避免承力装置松脱而引起的缆索张拉卸力；本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，其承力装置为通用型产品，可实验确定承力装置的承载力以及适用范围，有效解决传统承力构件基于经验设计导致可靠性差的问题；本发明所述的一种采用弹簧约束的通用型缆索张拉承力装置、缆索张紧装置及施工方法，所述承力装置施工安装简单，可有效简化张弦结构预应力施工过程，此外，所述承力装置可采用多种施工布置方案，以应对各种复杂施工状况，具有较强的适用性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制发明，还可以是上述实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。