預應力張拉控制系統及控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種預應力張拉控制系統及控制方法，解決了現有技術中只對預應力筋進行張拉控制，造成不同構件最終張拉結果存在不確定因素的缺陷，包括兩對稱的獨立的張拉部件及與張拉部件相連并控制張拉部件的前端控制器，還包括與前端控制器無線數據交換的系統主機，張拉部件連接有油壓傳感器和位移傳感器，本系統還包括監測構件上拱度的上拱度測量位移傳感器。上拱度測量位移傳感器在構件預應力張拉時可以監測構件上拱度變化，從而保證不同張拉力對構件的變形始終處于控制狀態，從而避免不同構件個體之間的差異而引起的張拉變化，通過對構件上拱度監測，就能防止因構件個體差異的原因影響構件預應力張拉最終結果。
【專利說明】預應力張拉控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種控制系統，尤其是一種預應力張拉控制系統及控制方法，張拉過 程中通過張拉裝置自身來控制，也通過構件受到張拉后的形變來作為控制。
【背景技術】
[0002] 在橋梁建筑等方面，有關混凝土構件的預應力張拉應用非常廣泛，這種工藝不僅 能有效減少混凝土的用量，而且還能降低能耗及污染。
[0003] 預應力張拉就是在構件中提前加拉力，使得被施加預應力張拉構件承受拉應力， 進而使得其產生一定的形變，來應對鋼結構本身所受到的荷載。在工程結構構件承受外荷 載之前，對受拉模塊中的鋼絞線，施加預壓應力，提高構件的抗彎能力和剛度，推遲裂縫 出現的時間，增加構件的耐久性。
[0004] 在傳統的施工方式中，預應力張拉采取兩端對稱同時張拉的方式，通過分別控制 "張拉力"和"伸長量"來達到雙控的目的。張拉力的控制是通過壓力控制，靠人工讀數來采 集，伸長量控制是通過應變控制，也是靠人工讀數來采集。構件兩端都需要工人時刻關注， 雖然能及時觀察變化，但是人工讀數的誤差會比較大，而且構件兩端的讀數不可能實現同 步，這就給控制的反饋帶來麻煩。構件兩端的工人之間的交流主要是通過手勢、對講機或電 話來實現，但是這種方式滯后性比較嚴重，構件長度較大時，交流的誤差會比較嚴重。
[0005] 而且預應力張拉后主要是通過預應力筋的張拉力和伸長量來確定是否張拉到位， 但是張拉的對象是構件，每一構件之間都是不同的，使用同一種張拉方式對不同的構件進 行張拉得到相同的張拉數據，每一構件自身受到的張拉預應力也是不同的，而這些不同又 沒有在張拉中進行控制，因此構件最終的張拉結果都存在不確定因素。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是發明一種預應力張拉控制系統及控制方法，在構件預應力張拉過 程中，除了對預應力筋進行張拉控制外，還要對構件在預應力張拉中進行控制，從而使得最 終的結果滿足不同構件的要求。
[0007] 本發明解決了現有技術中只對預應力筋進行張拉控制，造成不同構件最終張拉結 果存在不確定因素的缺陷，發明一種預應力張拉控制系統及控制方法，除了對預應力筋進 行張拉控制外，還要對構件在預應力張拉中進行控制，保證最終預應力張拉滿足不同構件 的要求。
[0008] 本發明還解決了現有技術中構件兩端張拉同步性差，張拉控制不準確使得預應力 張拉不符合要求的缺陷，發明一種預應力張拉控制系統及控制方法，構件兩端同步張拉，輸 出相同的張拉力，并由位移傳感器監控預應力筋的伸長量，最終在終端機上匯總并反饋各 張拉部件。
[0009] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種預應力張拉控制系統，包括兩 對稱的獨立的張拉部件及與張拉部件相連并控制張拉部件的前端控制器，還包括與前端控 制器無線數據交換的系統主機，張拉部件連接有油壓傳感器和位移傳感器，本系統還包括 監測構件上拱度的上拱度測量位移傳感器。上拱度測量位移傳感器在構件預應力張拉時可 以監測構件上拱度變化，從而保證不同張拉力對構件的變形始終處于控制狀態，從而避免 不同構件個體之間的差異而引起的張拉變化，通過對構件上拱度監測，就能防止因構件個 體差異的原因影響構件預應力張拉最終結果；油壓傳感器主要控制張拉力平衡，位移傳感 器主要控制預應力筋伸長量平衡，使得張拉力變化時，伸長量變化從預應力筋中點向兩端 延伸。
[0010] 作為優選，張拉部件為千斤頂，千斤頂連接有數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥， 數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥與前端控制器相連，位移傳感器安設到千斤頂上。數控 高壓流量泵能緊缺的數字控制流量，數控高壓卸荷閥可以精確的進行數字定位來實現卸 荷，從而控制卸荷速度。
[0011] 作為優選，數控高壓流量泵包括流量泵和伺服電機；千斤頂還連接有數控高壓卸 荷閥，數控高壓卸荷閥包括卸荷閥及伺服電機；數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥之間轉 換通過手動操作器實現。伺服電機的速度的控制精度高，也就保證了數控高壓流量泵的出 油大小不會隨外面的壓力變化而變化，保證流量的變化量能夠精確數控。
[0012] 作為優選，手動操作器包括轉向開關、帶手輪的編碼器和控制板，轉向開關具有兩 個位置，分別對應數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥，控制板接收編碼器的脈沖并發出控 制命令來控制轉向開關選擇的數控高壓流量泵或數控高壓卸荷閥。手動操作器可以用手動 的方式方便地控制數控設備。
[0013] 作為優選，上拱度測量位移傳感器設置于構件的上表面處，上拱度測量位移傳感 器與系統主機之間通過無線傳輸進行數據交換。
[0014] 作為優選，上拱度測量位移傳感器為多個并均布在構件的上表面處，分別對應構 件的中間處的上表面和構件中間兩側處的上表面上。上拱度測量位移傳感器為多個，這樣 能監測構件各個部位的上拱度。
[0015] 作為優選，系統主機處連接有成像儀，成像儀根據多個上拱度測量位移傳感器監 測的構件各部位上的上拱度數據記錄成像。成像儀能將各上拱度測量位移傳感器的測量數 據直接轉換成曲線圖，更加直觀，尤其是曲線變化更能直觀反映構件上拱度變化。
[0016] 作為優選，系統主機包括輸入顯示界面，在該輸入顯示界面上輸入工程相關參數 及本次張拉的控制參數，包括張拉部件參數、荷載分級、持荷時間。
[0017] 一種預應力張拉控制系統的控制方法，包括如下步驟：（1)將構件的各參數、張拉 部件參數、荷載分級及持荷時間均通過輸入顯示界面輸入到系統主機； (2) 將預應力筋穿入到構件內的孔道內，孔道的兩端安裝張拉部件，連接前端控制器， 并將上拱度測量位移傳感器安裝到構件中間的上表面； (3) 上拱度測量位移傳感器將構件的初始拱度傳輸給系統主機作為構件張拉前的拱度 參數； (4) 啟動系統開始預應力張拉，油壓傳感器時刻監控張拉力，位移傳感器時刻監控預應 力筋伸長量； (5) 如果構件兩端的油壓傳感器和位移傳感器不平衡，則系統主機發出調整命令給前 端控制器并控制張拉部件，使得張拉部件實時調整使構件兩端的張拉力或預應力筋伸長量 保持平衡； (6)張拉過程的中，通過上拱度測量位移傳感器監控構件的上拱度，并與不同荷載分級 時的設定上拱度進行對比，確認構件的變形是否符合設定要求，符合則繼續進行，如果不符 則停止張拉。
[0018] 作為優選，張拉達到分級的荷載時，通過手動操作器從數控高壓流量泵切換到數 控高壓卸荷閥，并根據張拉力對卸荷閥精確數字定位，控制卸荷速度。
[0019] 本發明的有益效果是：上拱度測量位移傳感器在構件預應力張拉時可以監測構件 上拱度變化，從而保證不同張拉力對構件的變形始終處于控制狀態，從而避免不同構件個 體之間的差異而引起的張拉變化，通過對構件上拱度監測，就能防止因構件個體差異的原 因影響構件預應力張拉最終結果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明一種原理示意圖； 圖中：1、上拱度測量位移傳感器，2、構件，3、預應力筋，4、位移傳感器，5、千斤頂，6、前 端控制器，7、系統主機，8、油壓傳感器，9、手動操作器。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0022] 實施例：一種預應力張拉控制系統(參見附圖1)，包括兩對稱的獨立的張拉部件 及兩與張拉部件相連并控制張拉部件的前端控制器6,與前端控制器無線數據交換的系統 主機7,及一個手動操作器9和設置在構件2上表面上的上拱度測量位移傳感器1。
[0023] 張拉部件為千斤頂5,千斤頂外部安設有位移傳感器4,千斤頂連接有數控高壓流 量泵和數控高壓卸荷閥，數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥與前端控制器相連，千斤頂上 連接有油壓傳感器8。數控高壓流量泵包括流量泵和伺服電機；千斤頂還連接有數控高壓 卸荷閥，數控高壓卸荷閥包括卸荷閥及伺服電機；數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥之間 轉換通過手動操作器9實現。
[0024] 手動操作器包括轉向開關、帶手輪的編碼器和控制板，轉向開關具有兩個位置，分 別對應數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥，控制板接收編碼器的脈沖并發出控制命令來控 制轉向開關選擇的數控高壓流量泵或數控高壓卸荷閥。
[0025] 上拱度測量位移傳感器與系統主機之間通過無線傳輸進行數據交換。經過擴展， 上拱度測量位移傳感器為多個并均布在構件的上表面處，分別對應構件的中間處的上表面 和構件中間兩側處的上表面上。系統主機7處連接有成像儀，成像儀根據多個上拱度測量 位移傳感器監測的構件各部位上的上拱度數據記錄成像。系統主機包括輸入顯示界面，在 該輸入顯示界面上輸入工程相關參數及本次張拉的控制參數，包括張拉部件參數、荷載分 級、持荷時間。
[0026] -種預應力張拉控制系統的控制方法，包括如下步驟：（1)將構件的各參數、張拉 部件參數、荷載分級及持荷時間均通過輸入顯示界面輸入到系統主機； (2)將預應力筋3穿入到構件2內的孔道內，孔道的兩端安裝千斤頂，連接前端控制器， 并將上拱度測量位移傳感器安裝到構件中間的上表面； (3) 上拱度測量位移傳感器將構件的初始拱度傳輸給系統主機作為構件張拉前的拱度 參數； (4) 啟動系統開始預應力張拉，油壓傳感器時刻監控張拉力，位移傳感器時刻監控預應 力筋伸長量； (5) 如果構件兩端的油壓傳感器和位移傳感器不平衡，則系統主機發出調整命令給前 端控制器并控制數控高壓流量泵的伺服電機，使得千斤頂實時調整使構件兩端的張拉力或 預應力筋伸長量保持平衡； (6) 張拉過程的中，通過上拱度測量位移傳感器監控構件的上拱度，并與不同荷載分級 時的設定上拱度進行對比，確認構件的變形是否符合設定要求，符合則繼續進行，如果不符 則停止張拉； (7) 張拉達到分級的荷載時，通過手動操作器從數控高壓流量泵切換到數控高壓卸荷 閥，并根據張拉力對卸荷閥精確數字定位，控制卸荷速度。
[0027] 以上所述的實施例只是本發明的一種較佳方案，并非對本發明作任何形式上的限 制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【權利要求】
1. 一種預應力張拉控制系統，包括兩對稱的獨立的張拉部件及與張拉部件相連并控制 張拉部件的前端控制器，其特征在于還包括與前端控制器無線數據交換的系統主機，張拉 部件連接有油壓傳感器和位移傳感器，本系統還包括監測構件上拱度的上拱度測量位移傳 感器。
2. 根據權利要求1所述的預應力張拉控制系統，其特征在于張拉部件為千斤頂，千斤 頂連接有數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥，數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥與前端控 制器相連，位移傳感器安設到千斤頂上。
3. 根據權利要求2所述的預應力張拉控制系統，其特征在于數控高壓流量泵包括流量 泵和伺服電機；千斤頂還連接有數控高壓卸荷閥，數控高壓卸荷閥包括卸荷閥及伺服電機； 數控高壓流量泵和數控高壓卸荷閥之間轉換通過手動操作器實現。
4. 根據權利要求3所述的預應力張拉控制系統，其特征在于手動操作器包括轉向開 關、帶手輪的編碼器和控制板，轉向開關具有兩個位置，分別對應數控高壓流量泵和數控高 壓卸荷閥，控制板接收編碼器的脈沖并發出控制命令來控制轉向開關選擇的數控高壓流量 泵或數控高壓卸荷閥。
5. 根據權利要求1所述的預應力張拉控制系統，其特征在于上拱度測量位移傳感器 設置于構件的上表面處，上拱度測量位移傳感器與系統主機之間通過無線傳輸進行數據交 換。
6. 根據權利要求1或2或3或4或5所述的預應力張拉控制系統，其特征在于上拱度 測量位移傳感器為多個并均布在構件的上表面處，分別對應構件的中間處的上表面和構件 中間兩側處的上表面上。
7. 根據權利要求6所述的預應力張拉控制系統，其特征在于系統主機處連接有成像 儀，成像儀根據多個上拱度測量位移傳感器監測的構件各部位上的上拱度數據記錄成像。
8. 根據權利要求1或2或3或4或5所述的預應力張拉控制系統，其特征在于系統主 機包括輸入顯示界面，在該輸入顯示界面上輸入工程相關參數及本次張拉的控制參數，包 括張拉部件參數、荷載分級、持荷時間。
9. 一種預應力張拉控制系統的控制方法，其特征在于包括如下步驟：（1)將構件的各 參數、張拉部件參數、荷載分級及持荷時間均通過輸入顯示界面輸入到系統主機； (2) 將預應力筋穿入到構件內的孔道內，孔道的兩端安裝張拉部件，連接前端控制器， 并將上拱度測量位移傳感器安裝到構件中間的上表面； (3) 上拱度測量位移傳感器將構件的初始拱度傳輸給系統主機作為構件張拉前的拱度 參數； (4) 啟動系統開始預應力張拉，油壓傳感器時刻監控張拉力，位移傳感器時刻監控預應 力筋伸長量； (5) 如果構件兩端的油壓傳感器和位移傳感器不平衡，則系統主機發出調整命令給前 端控制器并控制張拉部件，使得張拉部件實時調整使構件兩端的張拉力或預應力筋保持平 衡； (6) 張拉過程的中，通過上拱度測量位移傳感器監控構件的上拱度，并與不同荷載分級 時的設定上拱度進行對比，確認構件的變形是否符合設定要求，符合則繼續進行，如果不符 則停止張拉。
10.根據權利要求9所述的預應力張拉控制系統的控制方法，其特征在于張拉達到分 級的荷載時，通過手動操作器從數控高壓流量泵切換到數控高壓卸荷閥，并根據張拉力對 卸荷閥精確數字定位，控制卸荷速度。
【文檔編號】G05D15/01GK104111670SQ201410275453
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】曾利, 周成順, 駱玉智, 倪毅, 韋萬春, 張立紅 申請人:杭州浙錨預應力有限公司