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一种预应力锚索均匀张拉装置及方法


技术摘要:
本发明公开了一种预应力锚索均匀张拉装置及方法,包括外油缸、内油缸、隔液板和穿心套筒;所述的内油缸包括多个,均匀设置在外油缸内,内油缸上下固定;在每个内油缸内设有活塞杆,在活塞杆内设置有穿心套筒,穿心套筒上部为自由端,底部固定在外油缸上,在穿心套筒底  全部
背景技术:
随着岩土工程支护技术的发展,预应力锚索已普遍应用于边坡工程、深基坑工程、 大坝工程等领域的支护与加固。通常,为了提高锚索支护阻力,增强加固性能,需在锚索孔 道内安装多根钢绞线,并对每根钢绞线施加预应力。由于每根钢绞线在锚索孔道内的长度 及初始舒展程度不同,如果直接对多根钢绞线进行同时张拉,则在张拉过程中每根钢绞线 的变形量是相同的,但势必会造成每根钢绞线的张拉力不相等,其差值可能高达数十吨,由 此可能导致在张拉过程中有些钢绞线已经达到极限承载状态而断裂,有些钢绞线张拉力甚 至远未达到预定拉力值。采用一定顺序分批次对各钢绞线进行依次张拉,虽然能在理论上 达到各钢绞线张拉力接近或相等的目的,但该方法涉及到复杂的理论计算过程,并且张拉 效率低,张拉过程耗时费力。因此,如果能够寻找到一种既能实现对各钢绞线进行同时张 拉,又能保证每根钢绞线的张拉力相同的锚索张拉方法,则可大大提高预应力锚索张拉效 率、降低安全隐患。 发明人发现在申请号为CN  201310325704.1的专利中公开了一种可以对多根钢绞 线同时均匀张拉的装置,该装置是由多个单独工作的小型千斤顶拼装而成,通过外部设置 的多个分配阀分别与多个单独工作的小型千斤顶连接,从而由液压油供给系统分别获得等 压的液压油。该装置存在的问题是:由于该装置是由多个小型千斤顶经简单拼装而成,通过 外部多个分配阀来给每个小型千斤顶提供液压油,因此其复杂的外部油路系统,降低了系 统的可靠性;此外,单个小型千斤顶能提供的张拉力有限,当钢绞线排列较密集且设计预应 力值较大时,多个小型千斤顶因尺寸限制导致其排列布置成难题。 发明人发现在申请号为CN  93219309.9的专利中公开了一种可使多根绳、索获得 等拉力的牵引装置,该装置通过在活塞下设置牵引杆来达到张拉绳、索的目的。该装置存在 的问题是:装置下端必须设置支撑脚用于传递张拉反力,由于支撑脚的存在,使得欲张拉的 钢绞线与牵引杆的连接存在很大困难,实际操作起来很不方便;其次,钢绞线的平面布置 (如:间距)必须与牵引杆的布置完全一致,否则不能完成钢绞线与牵引杆的固定连接,即使 完成固定连接,不能保证每根钢绞线均为轴向张拉,由此将导致钢绞线的张拉应力不相同, 甚至可能损坏张拉装置。
技术实现要素:
发明目的 为了解决上述问题,本发明设计了一种预应力锚索均匀张拉装置及方法,对预应 力锚索多根钢绞线同时均匀张拉。 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是: 3 CN 111576407 A 说 明 书 2/5 页 第一方面,本发明提供了一种预应力锚索均匀张拉装置,包括外油缸、内油缸、隔 液板、穿心套筒; 所述的内油缸包括多个,均匀设置在外油缸内,内油缸上下固定;在每个内油缸内 设有一个活塞杆,在所述的活塞杆内设置有一个穿心套筒,穿心套筒上部为自由端,底部固 定在外油缸上,在穿心套筒底部对应位置的外油缸上设置有通孔;在外油缸内设置隔液板, 用于将外油缸的油腔分隔为第一油腔和第二油腔;外油缸的第一油腔侧壁和第二油腔侧壁 分别设有第一油嘴和第二油嘴,用于外油缸的进油和回油;活塞杆将内油缸的油腔分隔为 第三油腔和第四油腔,第三油腔侧壁和第四油腔侧壁分别设有第一孔道和第二孔道,用于 内油缸的进油和回油。 作为进一步的技术方案,所述的外油缸底板设有多个环形凹槽,环形凹槽与通孔 同心,环形凹槽用于固定连接内油缸,环形凹槽的数量与内油缸的数量一致。 作为进一步的技术方案,在活塞杆顶部通过工具夹片可抱紧钢绞线。 作为进一步的技术方案,在所述外油缸的底部还设有穿心套筒限位板。 作为进一步的技术方案,当岩土体锚索孔道内钢绞线间距与穿心套筒间距不一致 时,在穿心套筒限位板下方设置散束器,用于改变钢绞线之间的间距。散束器上下表面均匀 分布尺寸相同的小通孔,用于穿过钢绞线。 作为进一步的技术方案,所述散束器下方紧贴张拉限位板。张拉限位板锚索孔周 边设置环形凹槽,用于张拉时顶推工作夹片。 作为进一步的技术方案,环形凹槽底部宽、顶部窄,环形凹槽底部设置环形柔性垫 片,由于环形凹槽底部宽、顶部窄,环形柔性垫片不会自动脱离环形凹槽。由于环形柔性垫 片的存在,张拉时环形柔性垫片会产生一定压缩变形,张拉反力主要通过张拉限位板传递 至工作锚板,而不至于因工作夹片被顶推得太紧,影响钢绞线张拉效果。 第二方面,本发明基于前面所述的装置,还提供了一种张拉方法,张拉步骤如下: 第一步,安装工作锚板,将钢绞线从工作锚板相应孔中穿过; 第二步,放置工作夹片,工作夹片紧贴钢绞线; 第三步,安装张拉限位板,将钢绞线从张拉限位板相应孔中穿过,选择厚度合适的 环形柔性垫片,环形柔性垫片的厚度以确保张拉时环形柔性垫片能将工作夹片顶紧为宜; 第四步,安装散束器,将钢绞线从散束器相应孔中穿过; 第五步,安装由外油缸、内油缸等组成的千斤顶和工具夹片; 第六步,启动液压油泵进行张拉,直到钢绞线预应力达到预定荷载; 第七步,回油,拆除工具夹片,依次取出千斤顶、散束器、张拉限位板。 工作原理: 张拉时,液压油从第二油嘴进入第二油腔,在压力作用下通过第二孔道进入第四 油腔,并推动活塞杆抱紧钢绞线向上运动。与此同时,活塞杆推动第三油腔内液压油由第一 孔道进入第一油腔,并由第一油嘴流出外油缸。由于钢绞线的长度及初始舒展程度可能不 同,因此在相等的油压张拉下钢绞线的位移量可能不同,但钢绞线的张拉力是相同的。 退出张拉时,液压油从第一油嘴进入第一油腔,继而进入第三油腔,并推动活塞杆 向下运动,此时工具夹片自动松开释放钢绞线。与此同时,活塞杆推动第四油腔内液压油由 第二孔道进入第二油腔,并由第二油嘴流出外油缸。 4 CN 111576407 A 说 明 书 3/5 页 本发明的有益效果: (1)可以一次性对具有不同长度、不同初始张弛程度的多根钢绞线进行同时张拉, 且各钢绞线的张拉力是相等的,因此提高了张拉效率。 (2)通过匹配不同型号的散束器,可以实现对具有不同间距的钢绞线进行均匀张 拉。 (3)由于没有支撑脚,欲张拉的钢绞线与工具夹片的连接非常简单方便。 (4)外部输油管少,仅需两根即可,一根进油、一根回油,因此油路系统简单。 附图说明 构成本发明的一部分的说明书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。 图1为不包括散束器的预应力锚索均匀张拉装置纵剖面示意; 图2为包括散束器的预应力锚索均匀张拉装置纵剖面示意; 图3为两内缸时内油缸平面布置示意; 图4为三内缸时内油缸平面布置示意; 图5为两内缸时隔液板三维示意; 图6为三内缸时隔液板三维示意; 图7为两内缸时散束器三维示意; 图8为三内缸时散束器三维示意; 图9为两内缸时外油缸底板平面示意; 图10为两内缸时外油缸横截面示意。 图中:1-外油缸;2-内油缸;3-穿心套筒;4-内油缸限位板;5-穿心套筒限位板;6- 活塞杆;7-张拉限位板;8-工作锚板;9-环形柔性垫片;10-工作夹片;  11-钢绞线;12-工具 夹片;13-第一油嘴;14-第二油嘴;15-第一孔道;16-第二孔道;17-隔液板;18-第二油腔; 19-第一油腔;20-第四油腔;21-第三油腔;  22-钢绞线孔道;23-散束器;24-外油缸底板; 25-环形凹槽。
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