一种碳纤维板用智能锚具系统的制作方法

1.本发明涉及一种碳纤维板用智能锚具系统，属于建设工程技术领域。


背景技术：

2.随着进几年的预应力碳纤维张拉技术在建筑和桥梁的广泛应用，常规的碳纤维材料通过锚固系统对其进行张拉，碳纤维材料的两端固定于锚块夹具上，通过千斤顶对锚块夹具施加应力形成对碳纤维材料的张拉，例如中国专利文献cn207597281u所公开的一种预应力碳纤维张拉装置。然而很多情况下预应力张拉过程中，受到现场安装情况、碳纤维板结构长度、锚块夹具本身的限制，导致其有效预应力很大情况无法达到设计值，从而背离了结构加固的初衷和效果。预应力张拉的施工质量，直接影响了结构的安全性能。现有的手段可以以千斤顶上油压表的读数进行预应力的测量，并记录相关读数，传统油压表方式误差大，且在实际张拉过程需要多次回油再重新施压，且实际施工现场所用的油压千斤顶，是否经过第三方计量单位进行标定不得而知。在实际张拉过程中均由工人手工记录相关受力及伸长量数据，极易造成错误，且无数验收的预应力大小的真伪，施工一旦完成，更无法知道本条碳纤维板的张拉实际受力多少，更不解决后续实际使用过程中的预应力受力变化情况。此外，碳纤维板在张拉后基本就不对其进行实时应力监测，只有当需要检测应力变化时，才会到达现场在在碳纤维板材上贴附应变片，而预应力碳板工艺绝大部分是用在桥梁结构，而桥梁结构基本在野外，每一次检测的成本极高，需要耗费大量的人力及财力，而且以该方式仅为当时检测的数据，而无法进行长期监控。
3.在预应力碳板系统中，通过张拉端和固定端的锚座使碳纤维板张紧在结构体的表面，碳纤维板张拉平衡后形成预应力。预应力碳板的锚座一般为永久使用件非临时受力构件，且在实际应用过程中至少承受几十吨的力，一旦出现构件受力破坏，碳纤维板上的预应力将完全失效，且将会产生严重的安全隐患。目前市面预应力碳板所采用的张拉端及固定端锚座一般采用两种结构，一种为焊接结构形式，一种为铸造结构形式。其一，焊接件形式的锚座，焊件接大部分由人工对钢材进行焊接，不同的工人或焊接温度会造成焊接变形量的控制不同，且焊接很容易由于不均匀的热过程，产生焊接变形及残余应力，这也是结构焊接的主要质量通病，特别是作为一个永久受大吨位的构件来说，更易造成破坏。其二，铸造件形式的锚座，铸件在型腔被填满之前，金属液容易停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷，产生包括外观质量、内在质量和使用质量各种问题，例如表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差，以及内在质量的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况。这使得铸件在不同条件下的工作耐久能力，包括耐磨、耐腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能很难得以控制。在承受很大应力的条件，铸件本身的性能很难满足预应力碳板永久锚固长期使用要求。其三，不论焊件形式锚座或铸件形式锚座均为一个整体，因为当作为一个整体构件，构件自重大，安装定位容易造成偏差，施工现场安装效率低下，造成很大的施工难度，降低施工效率，增加施工人工成本，且施工质量不易保证。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的在于提供一种碳纤维板用智能锚具系统，通过在锚座上设置自带传感装置的智能锚头，能够对建筑结构进行实时的应力数据采集及监控。
5.为了实现上述目的，本发明的一种碳纤维板用智能锚具系统，包括两个锚座、碳纤维板、位于碳纤维板两端的锚块夹具以及连接于锚块夹具与锚座之间的张拉螺杆；至少一个所述锚座包括锚固底板、锚固头以及受力加筋肋板，所述锚固底板用于通过固定螺杆固定于建筑结构上；所述锚固头包括块状的本体，在所述本体上开设有变形缝，所述本体位于变形缝的一侧的部分为固定部，位于变形缝另一侧的部分为张拉部，所述固定部与张拉部之间具有连接部；所述固定部固定于所述锚固底板上，在所述张拉部上设置有张拉螺杆孔，所述张拉螺杆一端连接于所述锚块夹具，另一端穿过所述张拉螺杆孔后螺接于锁紧螺母；所述受力加筋肋板固定于锚固底板上并且顶在所述张拉部的远离所述反力螺母的一侧；在所述张拉部内侧设置有感应仓，在所述感应仓的侧壁上设置有应变片。
6.所述固定部顶在所述锚固底板的边缘侧壁上。
7.所述锚固底板的侧壁上设置有连接螺孔，所述固定部通过连接螺栓螺接于所述连接螺孔。
8.所述变形缝为两条，两条所述变形缝分布在所述连接部的两侧，所述受力加筋肋板顶在所述张拉部的与所述连接部相对应的中部区域上。
9.每个所述张拉部上连接有两个所述张拉螺杆，两个所述张拉螺杆孔分布在所述连接部的两侧。
10.在所述本体内设置有至少两个感应仓，两个所述感应仓分布在所述连接部的两侧。
11.所述应变片设置于所述感应仓的与所述变形缝相平行的侧壁上。
12.在所述本体上设置有无线传输模块和/或数据线插接模块。
13.在所述锚固底板上设置有多个榫卯结构连接孔，在所述受力加筋肋板上设置有榫卯结构，所述受力加筋肋板通过榫卯结构插接固定于所述锚固底板上。
14.所述固定部固定于所述锚固底板的一侧，在锚固底板的另一侧设置有防偏转挡板，所述张拉螺杆穿过所述防偏转挡板上的防偏转螺杆孔。
15.所述受力加筋肋板为平行设置的两个，两个所述受力加筋肋板的顶部通过肋板连接板连接。
16.所述受力加筋肋板与所述张拉部之间通过传力螺杆螺接固定。
17.在所述锚固底板上还设置有保护罩。
18.在其中一个所述锚座上设置有千斤顶；所述张拉螺杆穿过一反力挡板后螺接于反力螺母；所述千斤顶的一端顶在所述锚座上，另一端顶在所述反力挡板上。
19.采用上述技术方案，本发明的碳纤维板用智能锚具系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：
20.1、张拉螺杆受到碳纤维板的张拉，从而通过锁紧螺母将力传递至锚固头的张拉部，并且力能够直接作用于张拉螺杆孔的四周，由于锚固头的本体为刚性结构，因此将承受的力传递至变形缝区域以及感应仓，同时受力加筋肋板顶在张拉部上对其施加反作用力，在两个方向力的作用下使结构体发生形变，这些形变能够通过感应仓内的应变片进行实时
信号采集，从而达到对碳纤维板进行实时应力数据采集监控的目的。
21.2、锚固头的固定部顶在锚固底板的边缘侧壁上，从而直接受到锚固底板对其施加的反作用力，该反作用力与张拉螺杆对其施加的力方向相反，当结构体发生形变时，在变形缝的作用下，使固定部的位置相对锚固底板不变，张拉部的变形量相对较为明显；同时固定部与锚固底板直接相互作用，而不是采用其他构件进行剪力传递的结构，也使得固定部与锚固底板之间能够承受较大的作用力。
22.3、两条变形缝分布在连接部的两侧，并且受力加筋肋板顶在张拉部的中部，张拉螺杆在连接部的两侧进行张拉，以便于应变片能够捕捉较大的变形量数据。
23.4、通过设置无线传输模块能够将应变片采集的数据实时向外无线传输，通过数据线插接模块可以进行现场插接移动终端进行数据采集。
24.5、通过设置防偏转挡板能够使张拉螺杆依次穿过防偏转螺杆孔和张拉螺杆孔，以达到限定张拉螺杆轴线的目的。
25.6、锚固头的固定部通过连接螺栓固定在锚固底座上，两个受力加筋肋板分别通过物理卯榫结构插接于锚固底座并通过传力螺栓与锚固头的张拉部相连，防偏转挡板通过连接螺丝分别与锚固底座以及受力加筋肋板相连，受力加筋肋板的顶部通过肋板连接板连接，并且最终将保护罩整体罩在锚固底座上方，使得锚座整体结构紧凑，模块化的结构易于标准件生产加工以及组合装配，降低施工成本，易于施工现场的安装；装配完成后，整体锚座无任何焊接点，避免焊接质量造成的安全隐患，大大提高产品长期使用性能。
附图说明
26.图1为本发明的碳纤维板用智能锚具系统的主视图。
27.图2为本发明的碳纤维板用智能锚具系统的俯视图。
28.图3为本发明的碳纤维板用智能锚具系统的立体图。
29.图4为锚座的结构示意图。
30.图5为锚座的分解示意图。
31.图6为锚固头的结构示意图。
32.图7为图6的另一角度示意图。
33.图8锚固头的分解示意图。
34.图9为图8的另一角度示意图。
35.图10为锚固头的剖视图。
具体实施方式
36.以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
37.如图1-3所示，本发明的一种碳纤维板用智能锚具系统，包括两个锚座、碳纤维板1、位于碳纤维板1两端的锚块夹具2以及连接于锚块夹具2与锚座之间的张拉螺杆3。其中一个所述锚座为张拉端锚座4a，另一个锚座为固定端锚座4b，在所述张拉端锚座4a上设置有千斤顶5，所述千斤顶5的一端顶在所述锚座上，另一端顶在反力挡板6上。所述锚块夹具2将碳纤维板1的端部夹持固定，张拉螺杆3的一端连接于锚块夹具2，另一端穿过锚座后锁紧螺母7。在所述张拉端锚座4a中，张拉螺杆3还继续穿过所述反力挡板6后螺接于反力螺母8。
38.如图4、5所示，所述锚座包括锚固底板41、锚固头42以及受力加筋肋板43，所述锚固底板41上设置有多个长孔411，高强的固定螺杆412穿过长孔411后固定于建筑结构上，在固定螺杆412的端部则设置有固定螺母413。
39.如图6-10所示，所述锚固头42包括块状的本体421，在所述本体421上开设有变形缝422，所述本体421位于变形缝422的一侧的部分为固定部421a，位于变形缝422另一侧的部分为张拉部421b，所述固定部421a与张拉部421b之间具有连接部421c，即所述连接部421c为固定部421a与张拉部421b之间没有开设变形缝的部分。在本实施例中，所述变形缝422为两条，两条所述变形缝422分布在连接部421c的两侧。
40.所述锚固底板41的边缘侧壁上设置有连接螺孔414，所述固定部421a上设置有固定部孔421a1，连接螺栓415穿过固定部孔421a1后螺接于所述连接螺孔414，从而使所述固定部421a顶在所述锚固底板41的边缘侧壁上。
41.在所述张拉部421b上设置有张拉螺杆孔423，所述张拉螺杆3穿过所述张拉螺杆孔423后螺接于锁紧螺母7。在所述锚固底板41上设置有多个榫卯结构连接孔416，在所述受力加筋肋板43上设置有榫卯结构431，所述受力加筋肋板43通过榫卯结构431插接于所述锚固底板41上，在锚固底板41上还设有肋板连接孔418，在锚固底板41下方设置螺钉穿过所述肋板连接孔418螺接于所述受力加筋肋板43。受力加筋肋板43顶在所述张拉部421b的远离所述反力螺母8的一侧，具体而言，顶在所述张拉部421b的与所述连接部421c相对应的中部区域上。在本实施例中，所述张拉部421b上连接有两个所述张拉螺杆3，两个所述张拉螺杆孔423分布在所述连接部421c的两侧。两个张拉螺杆3在所述连接部421c的两侧对所述张拉部421b施加拉力，所述受力加筋肋板43则对所述张拉部421b施加与该拉力相反方向的作用力。
42.在所述张拉部421b内侧设置有四个感应仓424，四个感应仓424两两一组分布在所述连接部421c的两侧。在每个所述感应仓424的的与所述变形缝422相平行的侧壁上设置有应变片425。所述本体421上还开设有走线槽421d用于走线，应变片425通过导线连接于数字放大模块426进行放大变成数字信号，并同时实现模似信号往数字信号的转换，再通过连接于无线传输模块427以及数据线插接模块428，通过无线传输模块427能够将应变片425采集的数据实时向外无线传输，通过数据线插接模块428则可以进行现场插接移动终端进行数据采集。在所述感应仓424外侧还设置有仓盖429。
43.在本实施例中，所述固定部421a固定于所述锚固底板41的一侧，在锚固底板41的另一侧设置有防偏转挡板44，所述张拉螺杆3穿过所述防偏转挡板44上的防偏转螺杆孔441。
44.所述受力加筋肋板43为平行设置的两个，两个所述受力加筋肋板43的顶部通过肋板连接板45连接，在肋板连接板45上设置有连接板螺钉沉孔451，受力加筋肋板43上设置有肋板螺孔432，通过第一螺钉401将肋板连接板45与受力加筋肋板43相固定。所述受力加筋肋板43与所述张拉部421b之间通过传力螺杆431螺接固定，所述防偏转挡板44则通过第二螺钉402连接于所述受力加筋肋板43和所述锚固底板41上。
45.在所述锚固底板41上还设置有透明的保护罩46，所述保护罩46扣在锚固底板41上将锚固头42、受力加筋肋板43、肋板连接板45、防偏转挡板44罩在其中。在锚固底板41上还设置有保护罩连接螺孔417，保护罩46与锚固底板41通过第三螺钉403相连接。同时在防护
罩46上还设置有防护罩螺钉沉孔461，防护罩46通过第四螺钉404与肋板连接板45相固定连接。
46.在监测过程中，张拉螺杆3受到碳纤维板1的张拉，从而通过锁紧螺母7将力传递至锚固头42的张拉部421b，并且力能够直接作用于张拉螺杆孔423的四周，由于锚固头42的本体421为刚性结构，因此将承受的力传递至变形缝422区域以及感应仓424，同时受力加筋肋板43顶在张拉部421b上对其施加反作用力，在两个方向力的作用下使结构体发生形变，这些形变能够通过感应仓424内的应变片425进行实时信号采集，从而达到对建筑结构进行实时应力数据采集监控的目的。两条变形缝422分布在连接部421c的两侧，并且受力加筋肋板43顶在张拉部421b的中部，张拉螺杆3在连接部421c的两侧进行张拉，以便于应变片425能够捕捉较大的变形量数据。
47.锚固头42的固定部421a顶在锚固底板41的边缘侧壁上，从而直接受到锚固底板41对其施加的反作用力，该反作用力与张拉螺杆3对其施加的力方向相反，当结构体发生形变时，在变形缝422的作用下，使固定部421a的位置相对锚固底板41不变，张拉部421b的变形量相对较为明显；同时固定部421a与锚固底板41直接相互作用，而不是采用其他构件进行剪力传递的结构，也使得固定部421a与锚固底板41之间能够承受较大的作用力。此外，锚固头42的固定部421a通过连接螺栓415固定在锚固底座上，两个受力加筋肋板43分别通过物理卯榫结构插接于锚固底座并通过传力螺栓与锚固头42的张拉部421b相连，防偏转挡板44通过连接螺丝分别与锚固底座以及受力加筋肋板43相连，受力加筋肋板43的顶部通过肋板连接板45连接，并且最终将保护罩46整体罩在锚固底座上方，使得锚座整体结构紧凑，模块化的结构易于标准件生产加工以及组合装配，降低施工成本，易于施工现场的安装；装配完成后，整体锚座无任何焊接点，避免焊接质量造成的安全隐患，大大提高产品长期使用性能。
48.显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。