螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用。所述張拉儀包括：機(jī)械模塊，用于對(duì)螺桿進(jìn)行張拉和對(duì)螺母的松緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)；數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述機(jī)械模塊在對(duì)螺桿進(jìn)行張拉時(shí)的壓力、超聲波聲時(shí)和溫度數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析模塊，用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊所采集的數(shù)據(jù)，并生成螺桿長(zhǎng)度?拉力關(guān)系曲線(xiàn)。使用本發(fā)明的張拉儀，可準(zhǔn)確方便地測(cè)試出螺桿當(dāng)前的預(yù)緊力，為后續(xù)是否需要補(bǔ)張?zhí)峁┮罁?jù)，同時(shí)，對(duì)螺桿拉力補(bǔ)張完成后，可根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)補(bǔ)張效果進(jìn)行評(píng)估。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用，尤其涉及一種應(yīng)用于懸索橋的大截 面螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在本發(fā)明之前，尚無(wú)高效的方法及設(shè)備可測(cè)試出懸索橋上用于緊固索夾的螺桿的 拉力。通常情況下，為保證螺桿拉力處于合理狀態(tài)，管養(yǎng)單位的解決方法是將螺桿張拉到指 定拉力狀態(tài)，擰緊螺母，通過(guò)螺母使螺桿有效套箍在索夾上。
[0003] 該方法的不足之處是，為使橋梁承重構(gòu)件主纜處于合理的受力狀態(tài)下，需定期對(duì) 全部螺桿進(jìn)行張拉，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。并且張拉后無(wú)法確定螺桿拉力是否達(dá)到要求，無(wú)法保證張拉 質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用，特別是關(guān)于一 種應(yīng)用于懸索橋的大截面螺桿檢測(cè)用張拉儀及其應(yīng)用。使用本發(fā)明的張拉儀，可準(zhǔn)確方便 地測(cè)試出螺桿當(dāng)前的預(yù)緊力，為后續(xù)是否需要補(bǔ)張?zhí)峁┮罁?jù)，同時(shí)，對(duì)螺桿補(bǔ)張完成后，可 根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)補(bǔ)張效果進(jìn)行評(píng)估。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種螺桿檢測(cè)用張拉儀，其包括：
[0006] 機(jī)械模塊，用于對(duì)螺桿進(jìn)行張拉和對(duì)螺母的松緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0007] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述機(jī)械模塊在對(duì)螺桿進(jìn)行張拉時(shí)的壓力、超聲波聲時(shí) 和溫度數(shù)據(jù)；
[0008] 數(shù)據(jù)分析模塊，用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊所采集的數(shù)據(jù)，并生成螺桿長(zhǎng)度-拉力 關(guān)系曲線(xiàn)。
[0009] 優(yōu)選地，所述機(jī)械模塊包括墊塊、螺母調(diào)節(jié)塊、千斤頂、張拉螺母和油栗;所述油栗 更優(yōu)選為輕型手動(dòng)式高壓油栗，以方便應(yīng)用于高空作業(yè)。
[0010] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括壓力傳感器、超聲傳感器和溫度傳感器;在工作 時(shí)，所述壓力傳感器的一端連接在所述油栗上，所述壓力傳感器的另一端連接在所述數(shù)據(jù) 分析模塊上;所述超聲傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述超聲傳感器的另一端連接在 所述數(shù)據(jù)分析模塊上;所述溫度傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述溫度傳感器的另一 端連接在所述數(shù)據(jù)分析模塊上。
[0011] 其中，所述超聲傳感器用于采集超聲波聲時(shí);所述溫度傳感器在所述超聲傳感器 測(cè)試完畢后使用，用以采集溫度數(shù)據(jù)并對(duì)采集的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0012] 本發(fā)明采用測(cè)試超聲波聲時(shí)的方法，可以反算出螺桿伸長(zhǎng)量的變化。同時(shí)，由于大 截面螺桿受力伸長(zhǎng)量較小，而超聲波傳播速度快，測(cè)試精度高，對(duì)螺桿伸長(zhǎng)量變化敏感，可 以精確反映螺桿所受的當(dāng)前拉力。
[0013] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析模塊為一臺(tái)便攜式工控機(jī)，包含屏幕、計(jì)算芯片以及用于接 收所述壓力傳感器、超聲傳感器和溫度傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的接口。在工作時(shí)，將螺桿設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度、螺桿材料等參數(shù)輸入，并測(cè)得壓力、超聲波聲時(shí)和溫度等數(shù)據(jù)后，程序能自動(dòng)得出螺 桿長(zhǎng)度-拉力關(guān)系曲線(xiàn)，使用該曲線(xiàn)可以指導(dǎo)螺桿張拉施工、螺桿預(yù)緊力補(bǔ)張、螺桿預(yù)緊力 的超聲測(cè)試。
[0014] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析模塊在獲取到實(shí)時(shí)的超聲波聲時(shí)、壓力、溫度等數(shù)據(jù)后，根 據(jù)超聲波聲時(shí)反算出螺桿長(zhǎng)度，并對(duì)螺桿長(zhǎng)度進(jìn)行溫度修正，再根據(jù)螺桿長(zhǎng)度-拉力關(guān)系， 采用最小二乘法自動(dòng)判讀出螺桿的當(dāng)前拉力。
[0015] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析模塊還與一電腦相連，用于導(dǎo)出分析測(cè)試數(shù)據(jù)，將測(cè)試到的 超聲波聲時(shí)、壓力、溫度、螺桿預(yù)緊力等數(shù)據(jù)導(dǎo)出、保存至電腦中。
[0016] 本發(fā)明還提供上述螺桿檢測(cè)用張拉儀在螺桿緊固實(shí)施工程中的應(yīng)用。
[0017] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0018] 1、本發(fā)明采用測(cè)試超聲波聲時(shí)的方法，反算出螺桿伸長(zhǎng)量的變化。由于大截面螺 桿受力伸長(zhǎng)量較小，而超聲波傳播速度快，測(cè)試精度高，對(duì)螺桿伸長(zhǎng)量變化敏感，因而測(cè)試 得到的螺桿當(dāng)前拉力精確度高。
[0019] 2、本發(fā)明在測(cè)試過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄下聲時(shí)、壓力、溫度等信號(hào)，采樣頻率高，可達(dá)到 5Hz以上。
[0020] 3、輕型手動(dòng)式高壓油栗的運(yùn)用，使得本發(fā)明的儀器便于主纜上高空狹小空間作 業(yè)。
[0021] 4、本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集分析模塊，根據(jù)采集到的溫度數(shù)據(jù)，可對(duì)聲時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正， 進(jìn)一步使得測(cè)得的螺桿當(dāng)前拉力更加精確。
[0022] 5、本發(fā)明在測(cè)試出螺桿的預(yù)緊力以后，可對(duì)不滿(mǎn)足要求的螺桿補(bǔ)張到規(guī)定的拉 力，克服了傳統(tǒng)作業(yè)張拉后無(wú)法確定拉力是否達(dá)標(biāo)的弊端。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的螺桿檢測(cè)用張拉儀的整體示意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明的螺桿檢測(cè)用張拉儀的機(jī)械模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明的螺桿檢測(cè)用張拉儀在使用時(shí)對(duì)螺桿拉力測(cè)試補(bǔ)張的流程圖。
[0026] 圖4是實(shí)施例2中根據(jù)表1的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的折線(xiàn)圖。
[0027] 圖5是實(shí)施例2中根據(jù)表1的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)最小二乘法擬合生成的折線(xiàn)圖。
[0028]【附圖標(biāo)記說(shuō)明】
[0029]機(jī)械模塊 1
[0030]數(shù)據(jù)采集模塊2 [0031]數(shù)據(jù)分析模塊3 [0032]墊塊 4
[0033] 螺母調(diào)節(jié)塊 5
[0034] 千斤頂 6
[0035] 張拉螺母 7
[0036]油栗 8
【具體實(shí)施方式】
[0037] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0038] 本發(fā)明提供一種螺桿檢測(cè)用張拉儀，其包括：
[0039] 機(jī)械模塊，用于對(duì)螺桿進(jìn)行張拉和對(duì)螺母的松緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0040] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述機(jī)械模塊在對(duì)螺桿進(jìn)行張拉時(shí)的壓力、超聲波聲時(shí) 和溫度數(shù)據(jù)；
[0041] 數(shù)據(jù)分析模塊，用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊所采集的數(shù)據(jù)，并生成螺桿長(zhǎng)度-拉力 關(guān)系曲線(xiàn)。
[0042] 優(yōu)選地，所述機(jī)械模塊包括墊塊、螺母調(diào)節(jié)塊、千斤頂、張拉螺母和油栗;所述油栗 更優(yōu)選為輕型手動(dòng)式高壓油栗，以方便應(yīng)用于高空作業(yè)。
[0043] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括壓力傳感器、超聲傳感器和溫度傳感器;在工作 時(shí)，所述壓力傳感器的一端連接在所述油栗上，所述壓力傳感器的另一端連接在所述數(shù)據(jù) 分析模塊上;所述超聲傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述超聲傳感器的另一端連接在 所述數(shù)據(jù)分析模塊上;所述溫度傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述溫度傳感器的另一 端連接在所述數(shù)據(jù)分析模塊上。
[0044] 其中，所述超聲傳感器用于采集超聲波聲時(shí);所述溫度傳感器在所述超聲傳感器 測(cè)試完畢后使用，用以采集溫度數(shù)據(jù)并對(duì)采集的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0045] 本發(fā)明采用測(cè)試超聲波聲時(shí)的方法，可以反算出螺桿伸長(zhǎng)量的變化。同時(shí)，由于大 截面螺桿受力伸長(zhǎng)量較小，而超聲波傳播速度快，測(cè)試精度高，對(duì)螺桿伸長(zhǎng)量變化敏感，可 以精確反應(yīng)螺桿所受的當(dāng)前拉力。
[0046] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析模塊為一臺(tái)便攜式工控機(jī)，包含屏幕、計(jì)算芯片以及用于接 收所述壓力傳感器、超聲傳感器和溫度傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的接口。在工作時(shí)，將螺桿設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度、螺桿材料等參數(shù)輸入，并測(cè)得壓力、超聲波聲時(shí)和溫度等數(shù)據(jù)后，程序能自動(dòng)得出螺 桿長(zhǎng)度-拉力關(guān)系曲線(xiàn)，使用該曲線(xiàn)可以指導(dǎo)螺桿張拉施工、螺桿預(yù)緊力補(bǔ)張、螺桿預(yù)緊力 的超聲測(cè)試。
[0047] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析模塊在獲取到實(shí)時(shí)的聲時(shí)、壓力、溫度等數(shù)據(jù)后，采用最小 二乘法自動(dòng)判讀出螺桿的當(dāng)前拉力。
[0048] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析模塊還與一電腦相連，用于導(dǎo)出分析測(cè)試數(shù)據(jù)，將測(cè)試到的 聲時(shí)、壓力、溫度、螺桿預(yù)緊力等數(shù)據(jù)導(dǎo)出、保存至電腦中。
[0049]以下是具體的實(shí)施例。
[0050] 實(shí)施例1
[0051] 本實(shí)施例提供一種螺桿檢測(cè)用張拉儀，如圖1和圖2所示，其包括機(jī)械模塊1、數(shù)據(jù) 采集模塊2和數(shù)據(jù)分析模塊3。所述機(jī)械模塊包括墊塊4、螺母調(diào)節(jié)塊5、千斤頂6、張拉螺母7 和油栗8;本實(shí)施例中的油栗8為輕型手動(dòng)式高壓油栗，方便應(yīng)用于高空作業(yè)。
[0052] 所述數(shù)據(jù)采集模塊2包括壓力傳感器、超聲傳感器和溫度傳感器;在工作時(shí)，所述 壓力傳感器的一端連接在所述油栗8上，所述壓力傳感器的另一端連接在所述數(shù)據(jù)分析模 塊3上;所述超聲傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述超聲傳感器的另一端連接在所述數(shù) 據(jù)分析模塊3上;所述溫度傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述溫度傳感器的另一端連接 在所述數(shù)據(jù)分析模塊3上。其中，所述超聲傳感器用于采集超聲波聲時(shí);所述溫度傳感器在 所述超聲傳感器測(cè)試完畢后使用，用以采集溫度數(shù)據(jù)并對(duì)采集的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0053] 實(shí)施例2
[0054]應(yīng)用實(shí)施例1所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀對(duì)某一大型懸索橋上用于緊固索夾的螺桿 進(jìn)行拉力測(cè)試和調(diào)節(jié)。
[0055]將墊塊、螺母調(diào)節(jié)塊以及千斤頂套箍在索夾螺桿上，張拉螺母旋擰在螺桿上，并使 其頂緊在千斤頂上。超聲傳感器安裝于螺桿一端;溫度傳感器放置在待測(cè)試螺桿的側(cè)面;壓 力傳感器安裝在千斤頂與張拉螺母之間。最后用油管將千斤頂與油栗連接在一起。
[0056]在工作時(shí)，首先打開(kāi)數(shù)據(jù)采集分析儀，確認(rèn)超聲、溫度以及壓力傳感器接收數(shù)據(jù)正 常。打開(kāi)手搖油栗，對(duì)千斤頂進(jìn)行張拉，初次張拉至目標(biāo)拉力的15%左右，而后卸載，以消除 機(jī)械構(gòu)件間的非彈性變形。然后開(kāi)始正式張拉測(cè)試，均勻地逐步張拉至目標(biāo)拉力的110%。 從數(shù)據(jù)采集分析儀上即可讀出該螺桿當(dāng)前的預(yù)緊力。若當(dāng)前預(yù)緊力小于目標(biāo)拉力，則對(duì)其 進(jìn)行補(bǔ)張;若滿(mǎn)足要求，則將千斤頂卸載，具體操作流程請(qǐng)見(jiàn)圖3。如此，則完成了本次螺桿 的測(cè)試補(bǔ)張工作。
[0057] 現(xiàn)選取一組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下表1所示：
[0058]表1某組典型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) [0059]
[0060]表1的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的折線(xiàn)圖如圖4所示。
[0061]通過(guò)最小二乘法擬合折線(xiàn)驗(yàn)算，如圖5所示。
[0062]其計(jì)算結(jié)果為43.19噸，不滿(mǎn)足設(shè)定拉力，需要擰緊螺母，卸載后重新進(jìn)行測(cè)試。 [0063]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，包括： 機(jī)械模塊，用于對(duì)螺桿進(jìn)行張拉和對(duì)螺母的松緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)； 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述機(jī)械模塊在對(duì)螺桿進(jìn)行張拉時(shí)的壓力、超聲波聲時(shí)和溫 度數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)分析模塊，用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊所采集的數(shù)據(jù)，并生成螺桿長(zhǎng)度-拉力關(guān)系 曲線(xiàn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述機(jī)械模塊包括墊塊、螺 母調(diào)節(jié)塊、千斤頂、張拉螺母和油栗。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述油栗為輕型手動(dòng)式高壓 油栗。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括壓力 傳感器、超聲傳感器和溫度傳感器。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述壓力傳感器為應(yīng)變片式 壓力傳感器。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，在工作時(shí)，所述壓力傳感器 的一端連接在所述油栗上，所述壓力傳感器的另一端連接在所述數(shù)據(jù)分析模塊上;所述超 聲傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述超聲傳感器的另一端連接在所述數(shù)據(jù)分析模塊 上;所述溫度傳感器的一端連接在螺桿的端頭，所述溫度傳感器的另一端連接在所述數(shù)據(jù) 分析模塊上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊為一臺(tái)便 攜式工控機(jī)，包含屏幕、計(jì)算芯片和數(shù)據(jù)接口，所述數(shù)據(jù)接口用于接收所述壓力傳感器、超 聲傳感器和溫度傳感器所采集的數(shù)據(jù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊采用最小 二乘法自動(dòng)判讀出螺桿的當(dāng)前拉力。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊還與一電 腦相連，用于導(dǎo)出分析測(cè)試數(shù)據(jù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的螺桿檢測(cè)用張拉儀在螺桿緊固實(shí)施工程中的應(yīng) 用。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK105865688SQ201610320190
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】趙耀, 董萌, 劉凱, 胡斌, 張鵬飛, 常志軍, 崔冰, 馮良平, 李準(zhǔn)華
【申請(qǐng)人】中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司