專利名稱：壓電智能錨具裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域的一種錨具裝置，具體涉及一種壓電智能錨具裝置，該裝置在輸入外界電壓的情況下可對外做功，實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力控制的目的。
背景技術(shù)：
當(dāng)前鐵路、公路、橋梁等建筑結(jié)構(gòu)正向大跨、連續(xù)、輕型方向發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于具有較高的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)及廣泛的適用性，因而在大跨度橋梁、水壩、工業(yè)廠房、地下工程、核反應(yīng)堆殼體及其他特種構(gòu)筑物中得到了廣泛地應(yīng)用。作為預(yù)應(yīng)力工程中的核心元件——預(yù)應(yīng)力錨具，由于要長期承受荷載，是預(yù)應(yīng)力能否存在的關(guān)鍵，因而對其質(zhì)量與性能提出了很高的要求?，F(xiàn)階段，普通錨具的技術(shù)水平已比較成熟，市場供應(yīng)情況也較為良好。但是普通錨具只具有被動錨固的能力，目前，在橋梁和大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，一旦預(yù)應(yīng)力筋張拉完成以后，通常錨具只能維持預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力值而無法對其進(jìn)行主動調(diào)整。
自從90年代以來，在壓電智能裝置及其構(gòu)件的研究領(lǐng)域中，國內(nèi)外已取得了一定的進(jìn)展，并成功應(yīng)用于航空航天和機(jī)械等工程領(lǐng)域，而結(jié)合錨具的試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用還沒有。今后在各類對使用性能有較高要求的建筑物中，壓電驅(qū)動裝置及其結(jié)構(gòu)都將發(fā)揮其重要的作用。長遠(yuǎn)來看，壓電智能裝置不僅適合航天領(lǐng)域的需要，其今后在土木工程領(lǐng)域都將占有重要的地位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種智能驅(qū)動的錨具裝置，以實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力值的主動控制。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種壓電智能錨具裝置，包括固定端錨板、錨環(huán)、錨杯和錨杯端板，還包括一個壓電驅(qū)動器，所述錨杯內(nèi)設(shè)有孔道，該壓電驅(qū)動器安裝在孔道內(nèi)，其后端頂在孔道的底部，其前端頂在錨杯端板的背面。
其中壓電驅(qū)動器通過導(dǎo)線與驅(qū)動電源相連接。
根據(jù)不同的功能要求，調(diào)節(jié)外加控制電壓，使壓電驅(qū)動器產(chǎn)生驅(qū)動力，從而實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件主動控制的目的。本發(fā)明的錨具裝置具有智能驅(qū)動和主動控制預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的優(yōu)越性能。該智能錨具裝置的特點(diǎn)是調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋在使用過程中的應(yīng)力值，最終實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力和變形的主動控制。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理，可操作性強(qiáng)，且成本較低，實(shí)用性能好。
作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述錨杯端板的背面設(shè)有螺桿，壓電驅(qū)動器的前端設(shè)有內(nèi)螺紋與螺桿相連接。壓電驅(qū)動器通過螺紋固定在錨杯端板上，便于壓電驅(qū)動器的安裝和定位。
作為對上述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，所述壓電驅(qū)動器的外面還設(shè)有套筒，套筒固定在錨杯的孔道內(nèi)。套筒可以起到保護(hù)壓電驅(qū)動器的作用。
優(yōu)選地，所述錨杯端板的背面及外邊緣設(shè)有凹槽，壓電驅(qū)動器的導(dǎo)線從該凹槽中引出。利用預(yù)制的凹槽將導(dǎo)線從錨杯端板的外邊緣引出，可以避免在錨固施工過程中損傷導(dǎo)線。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明壓電智能錨具裝置的剖視圖。
圖2所示是本發(fā)明中用到的一種壓電驅(qū)動器的示意圖。
圖3是壓電驅(qū)動器與錨杯端板、套筒的連接關(guān)系示意圖。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明的錨具裝置的一種系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，本發(fā)明的壓電智能錨具裝置，包括固定端錨板4、錨環(huán)3、錨杯2、錨杯端板9和壓電驅(qū)動器5，錨杯2內(nèi)設(shè)有孔道10，壓電驅(qū)動器5安裝在孔道10內(nèi)，壓電驅(qū)動器5的后端頂在孔道10的底部，壓電驅(qū)動器5的前端頂在錨杯端板9的背面，壓電驅(qū)動器5的導(dǎo)線與驅(qū)動電源相連接。本實(shí)施例中，壓電驅(qū)動器5的外面還設(shè)有一個起保護(hù)作用的套筒6，套筒6由螺釘7固定在孔道10內(nèi)，壓電驅(qū)動器5的前端通過內(nèi)螺紋與錨杯端板9背面的螺桿8相連接。錨杯端板9的背面及外邊緣設(shè)有凹槽，壓電驅(qū)動器5的導(dǎo)線從該凹槽中引出與驅(qū)動電源相連接。
本實(shí)施例中，智能錨具是在各類普通預(yù)應(yīng)力錨具的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，其組成材料均可在市場中購得，包括驅(qū)動電源(型號HPV-1C0300A0300)，壓電疊合式驅(qū)動器(型號PST150/20/18 VS25)和目前常用的各類預(yù)應(yīng)力錨具。
本實(shí)施例中，驅(qū)動電源輸入電壓可對驅(qū)動器的輸出位移和出力進(jìn)行控制，控制方式手動調(diào)節(jié)、模擬輸入、計算機(jī)SPP并口(可級聯(lián)控制)。峰值電流300mA；輸出電壓通道1路(也可多通道)。每路輸出電壓范圍0V～+300V。電壓穩(wěn)定性1‰/8hours。輸出電壓分辨率30PPm。電壓測量分辨率1％。靜態(tài)電壓紋波30PPm(2μF負(fù)載)。正弦波頻率響應(yīng)2KHZ(負(fù)載＝2μF、Vpp＝10V)。級聯(lián)控制數(shù)量≤255臺。模擬輸入范圍0V～+10V。
本實(shí)施例中的壓電陶瓷驅(qū)動器由壓電陶瓷片疊合而成，外部由不銹鋼封裝，形狀為圓柱形，示意圖見圖2。陶瓷電容量11μF，承受電壓變化范圍-30V～+150V。主體為直徑25mm的圓筒，高度36mm；端頭為對外輸出的接觸面，高度為4mm左右，端頭外圈直徑10mm，內(nèi)圈直徑6mm，內(nèi)螺紋深度為3mm。
下面將對本發(fā)明的壓電智能錨具裝置的使用方法進(jìn)行說明。
準(zhǔn)備過程將預(yù)應(yīng)力筋1穿過錨杯2的蜂窩眼后，用牽引裝置將預(yù)應(yīng)力筋1的端頭鎖緊，隨后將預(yù)應(yīng)力筋1的端部直接錨固在左側(cè)的錨杯端板9上。
安裝過程將錨杯端板9中間的螺桿8旋入壓電驅(qū)動器5前端的螺紋孔內(nèi)，固定之后，再通過后端的螺釘7將套筒與錨杯2連接，消除間隙并緊固。壓電驅(qū)動器5的導(dǎo)線經(jīng)過錨杯端板9上的預(yù)制凹槽引出與驅(qū)動電源相連。
張拉及應(yīng)力調(diào)整過程待千斤頂外伸拉桿旋入錨杯2之后即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，張拉完成之后，進(jìn)入智能化應(yīng)力控制階段。首先，電源通電，對壓電驅(qū)動器5施加電壓，使壓電驅(qū)動器5對外做功；驅(qū)動器既可以對外輸出力，也可以對外推動位移，實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力筋1的應(yīng)力調(diào)整。當(dāng)驅(qū)動器帶動預(yù)應(yīng)力筋1伸長到設(shè)定值時，將錨環(huán)3沿錨杯2外的螺紋旋緊頂在構(gòu)件表面，于是錨環(huán)3通過支撐墊板將預(yù)應(yīng)力傳到混凝土構(gòu)件上。
補(bǔ)張過程電源對壓電驅(qū)動器5施加電壓，使壓電驅(qū)動器5對外做功，壓電驅(qū)動器5對外輸出力，實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力筋1的補(bǔ)張。通過對預(yù)應(yīng)力筋1的應(yīng)變和伸長值的雙控制，當(dāng)智能錨具補(bǔ)張預(yù)應(yīng)力筋1的應(yīng)力值達(dá)到設(shè)定值求之后，即可將控制預(yù)應(yīng)力施加到構(gòu)件上。
其工作原理為本發(fā)明通過改變電壓大小可對處于使用階段的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整和控制?？刂齐娫磳χ悄苠^具的壓電驅(qū)動器5輸入電壓，在外加電場的作用下，驅(qū)動器對外做功，驅(qū)動錨杯端板9向外延伸，達(dá)到拉伸預(yù)應(yīng)力筋的目的。通過調(diào)整外加電壓的大小，可主動控制預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力值和伸長值。
權(quán)利要求
1.一種壓電智能錨具裝置，包括固定端錨板(4)、錨環(huán)(3)、錨杯(2)和錨杯端板(9)，其特征在于還包括一個壓電驅(qū)動器(5)，所述錨杯內(nèi)設(shè)有孔道(10)，該壓電驅(qū)動器(5)安裝在孔道(10)內(nèi)，其后端頂在孔道(10)的底部，其前端頂在錨杯端板(9)的背面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電智能錨具裝置，其特征在于所述壓電驅(qū)動器(5)包括導(dǎo)線和驅(qū)動電源，壓電驅(qū)動器(5)通過導(dǎo)線與驅(qū)動電源相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電智能錨具裝置，其特征在于所述錨杯端板(9)的背面設(shè)有螺桿(8)，壓電驅(qū)動器(5)的前端設(shè)有內(nèi)螺紋與螺桿(8)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電智能錨具裝置，其特征在于所述壓電驅(qū)動器(5)的外面還設(shè)有套筒(6)，套筒(6)固定在錨杯的孔道(10)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電智能錨具裝置，其特征在于所述錨杯端板(9)的背面及外邊緣設(shè)有凹槽，壓電驅(qū)動器(5)的導(dǎo)線從該凹槽中引出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于土木工程領(lǐng)域的壓電智能錨具裝置，包括固定端錨板、錨環(huán)、錨杯和錨杯端板，還包括一個壓電驅(qū)動器，所述錨杯內(nèi)設(shè)有孔道，該壓電驅(qū)動器安裝在孔道內(nèi)，其后端頂在孔道的底部，其前端頂在錨杯端板的背面，壓電驅(qū)動器通過導(dǎo)線與驅(qū)動電源相連。根據(jù)不同的功能要求，調(diào)節(jié)外加控制電壓，使壓電驅(qū)動器產(chǎn)生驅(qū)動力，從而實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件主動控制的目的。本發(fā)明的錨具裝置具有智能驅(qū)動和主動控制預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的優(yōu)越性能。該智能錨具裝置的特點(diǎn)是調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋在使用過程中的應(yīng)力值，最終實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力和變形的主動控制。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理，可操作性強(qiáng)，且成本較低，實(shí)用性能好。
文檔編號E04C5/12GK1727605SQ20051002819
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者李 杰, 薛偉辰, 楊楓 申請人:同濟(jì)大學(xué)