预应力张拉控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种预应力张拉控制系统及控制方法，解决了现有技术中只对预应力筋进行张拉控制，造成不同构件最终张拉结果存在不确定因素的缺陷，包括两对称的独立的张拉部件及与张拉部件相连并控制张拉部件的前端控制器，还包括与前端控制器无线数据交换的系统主机，张拉部件连接有油压传感器和位移传感器，本系统还包括监测构件上拱度的上拱度测量位移传感器。上拱度测量位移传感器在构件预应力张拉时可以监测构件上拱度变化，从而保证不同张拉力对构件的变形始终处于控制状态，从而避免不同构件个体之间的差异而引起的张拉变化，通过对构件上拱度监测，就能防止因构件个体差异的原因影响构件预应力张拉最终结果。
【专利说明】预应力张拉控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制系统，尤其是一种预应力张拉控制系统及控制方法，张拉过 程中通过张拉装置自身来控制，也通过构件受到张拉后的形变来作为控制。
【背景技术】
[0002] 在桥梁建筑等方面，有关混凝土构件的预应力张拉应用非常广泛，这种工艺不仅 能有效减少混凝土的用量，而且还能降低能耗及污染。
[0003] 预应力张拉就是在构件中提前加拉力，使得被施加预应力张拉构件承受拉应力， 进而使得其产生一定的形变，来应对钢结构本身所受到的荷载。在工程结构构件承受外荷 载之前，对受拉模块中的钢绞线，施加预压应力，提高构件的抗弯能力和刚度，推迟裂缝 出现的时间，增加构件的耐久性。
[0004] 在传统的施工方式中，预应力张拉采取两端对称同时张拉的方式，通过分别控制 "张拉力"和"伸长量"来达到双控的目的。张拉力的控制是通过压力控制，靠人工读数来采 集，伸长量控制是通过应变控制，也是靠人工读数来采集。构件两端都需要工人时刻关注， 虽然能及时观察变化，但是人工读数的误差会比较大，而且构件两端的读数不可能实现同 步，这就给控制的反馈带来麻烦。构件两端的工人之间的交流主要是通过手势、对讲机或电 话来实现，但是这种方式滞后性比较严重，构件长度较大时，交流的误差会比较严重。
[0005] 而且预应力张拉后主要是通过预应力筋的张拉力和伸长量来确定是否张拉到位， 但是张拉的对象是构件，每一构件之间都是不同的，使用同一种张拉方式对不同的构件进 行张拉得到相同的张拉数据，每一构件自身受到的张拉预应力也是不同的，而这些不同又 没有在张拉中进行控制，因此构件最终的张拉结果都存在不确定因素。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是发明一种预应力张拉控制系统及控制方法，在构件预应力张拉过 程中，除了对预应力筋进行张拉控制外，还要对构件在预应力张拉中进行控制，从而使得最 终的结果满足不同构件的要求。
[0007] 本发明解决了现有技术中只对预应力筋进行张拉控制，造成不同构件最终张拉结 果存在不确定因素的缺陷，发明一种预应力张拉控制系统及控制方法，除了对预应力筋进 行张拉控制外，还要对构件在预应力张拉中进行控制，保证最终预应力张拉满足不同构件 的要求。
[0008] 本发明还解决了现有技术中构件两端张拉同步性差，张拉控制不准确使得预应力 张拉不符合要求的缺陷，发明一种预应力张拉控制系统及控制方法，构件两端同步张拉，输 出相同的张拉力，并由位移传感器监控预应力筋的伸长量，最终在终端机上汇总并反馈各 张拉部件。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预应力张拉控制系统，包括两 对称的独立的张拉部件及与张拉部件相连并控制张拉部件的前端控制器，还包括与前端控 制器无线数据交换的系统主机，张拉部件连接有油压传感器和位移传感器，本系统还包括 监测构件上拱度的上拱度测量位移传感器。上拱度测量位移传感器在构件预应力张拉时可 以监测构件上拱度变化，从而保证不同张拉力对构件的变形始终处于控制状态，从而避免 不同构件个体之间的差异而引起的张拉变化，通过对构件上拱度监测，就能防止因构件个 体差异的原因影响构件预应力张拉最终结果；油压传感器主要控制张拉力平衡，位移传感 器主要控制预应力筋伸长量平衡，使得张拉力变化时，伸长量变化从预应力筋中点向两端 延伸。
[0010] 作为优选，张拉部件为千斤顶，千斤顶连接有数控高压流量泵和数控高压卸荷阀， 数控高压流量泵和数控高压卸荷阀与前端控制器相连，位移传感器安设到千斤顶上。数控 高压流量泵能紧缺的数字控制流量，数控高压卸荷阀可以精确的进行数字定位来实现卸 荷，从而控制卸荷速度。
[0011] 作为优选，数控高压流量泵包括流量泵和伺服电机；千斤顶还连接有数控高压卸 荷阀，数控高压卸荷阀包括卸荷阀及伺服电机；数控高压流量泵和数控高压卸荷阀之间转 换通过手动操作器实现。伺服电机的速度的控制精度高，也就保证了数控高压流量泵的出 油大小不会随外面的压力变化而变化，保证流量的变化量能够精确数控。
[0012] 作为优选，手动操作器包括转向开关、带手轮的编码器和控制板，转向开关具有两 个位置，分别对应数控高压流量泵和数控高压卸荷阀，控制板接收编码器的脉冲并发出控 制命令来控制转向开关选择的数控高压流量泵或数控高压卸荷阀。手动操作器可以用手动 的方式方便地控制数控设备。
[0013] 作为优选，上拱度测量位移传感器设置于构件的上表面处，上拱度测量位移传感 器与系统主机之间通过无线传输进行数据交换。
[0014] 作为优选，上拱度测量位移传感器为多个并均布在构件的上表面处，分别对应构 件的中间处的上表面和构件中间两侧处的上表面上。上拱度测量位移传感器为多个，这样 能监测构件各个部位的上拱度。
[0015] 作为优选，系统主机处连接有成像仪，成像仪根据多个上拱度测量位移传感器监 测的构件各部位上的上拱度数据记录成像。成像仪能将各上拱度测量位移传感器的测量数 据直接转换成曲线图，更加直观，尤其是曲线变化更能直观反映构件上拱度变化。
[0016] 作为优选，系统主机包括输入显示界面，在该输入显示界面上输入工程相关参数 及本次张拉的控制参数，包括张拉部件参数、荷载分级、持荷时间。
[0017] 一种预应力张拉控制系统的控制方法，包括如下步骤：（1)将构件的各参数、张拉 部件参数、荷载分级及持荷时间均通过输入显示界面输入到系统主机； (2) 将预应力筋穿入到构件内的孔道内，孔道的两端安装张拉部件，连接前端控制器， 并将上拱度测量位移传感器安装到构件中间的上表面； (3) 上拱度测量位移传感器将构件的初始拱度传输给系统主机作为构件张拉前的拱度 参数； (4) 启动系统开始预应力张拉，油压传感器时刻监控张拉力，位移传感器时刻监控预应 力筋伸长量； (5) 如果构件两端的油压传感器和位移传感器不平衡，则系统主机发出调整命令给前 端控制器并控制张拉部件，使得张拉部件实时调整使构件两端的张拉力或预应力筋伸长量 保持平衡； (6)张拉过程的中，通过上拱度测量位移传感器监控构件的上拱度，并与不同荷载分级 时的设定上拱度进行对比，确认构件的变形是否符合设定要求，符合则继续进行，如果不符 则停止张拉。
[0018] 作为优选，张拉达到分级的荷载时，通过手动操作器从数控高压流量泵切换到数 控高压卸荷阀，并根据张拉力对卸荷阀精确数字定位，控制卸荷速度。
[0019] 本发明的有益效果是：上拱度测量位移传感器在构件预应力张拉时可以监测构件 上拱度变化，从而保证不同张拉力对构件的变形始终处于控制状态，从而避免不同构件个 体之间的差异而引起的张拉变化，通过对构件上拱度监测，就能防止因构件个体差异的原 因影响构件预应力张拉最终结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明一种原理示意图； 图中：1、上拱度测量位移传感器，2、构件，3、预应力筋，4、位移传感器，5、千斤顶，6、前 端控制器，7、系统主机，8、油压传感器，9、手动操作器。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0022] 实施例：一种预应力张拉控制系统(参见附图1)，包括两对称的独立的张拉部件 及两与张拉部件相连并控制张拉部件的前端控制器6,与前端控制器无线数据交换的系统 主机7,及一个手动操作器9和设置在构件2上表面上的上拱度测量位移传感器1。
[0023] 张拉部件为千斤顶5,千斤顶外部安设有位移传感器4,千斤顶连接有数控高压流 量泵和数控高压卸荷阀，数控高压流量泵和数控高压卸荷阀与前端控制器相连，千斤顶上 连接有油压传感器8。数控高压流量泵包括流量泵和伺服电机；千斤顶还连接有数控高压 卸荷阀，数控高压卸荷阀包括卸荷阀及伺服电机；数控高压流量泵和数控高压卸荷阀之间 转换通过手动操作器9实现。
[0024] 手动操作器包括转向开关、带手轮的编码器和控制板，转向开关具有两个位置，分 别对应数控高压流量泵和数控高压卸荷阀，控制板接收编码器的脉冲并发出控制命令来控 制转向开关选择的数控高压流量泵或数控高压卸荷阀。
[0025] 上拱度测量位移传感器与系统主机之间通过无线传输进行数据交换。经过扩展， 上拱度测量位移传感器为多个并均布在构件的上表面处，分别对应构件的中间处的上表面 和构件中间两侧处的上表面上。系统主机7处连接有成像仪，成像仪根据多个上拱度测量 位移传感器监测的构件各部位上的上拱度数据记录成像。系统主机包括输入显示界面，在 该输入显示界面上输入工程相关参数及本次张拉的控制参数，包括张拉部件参数、荷载分 级、持荷时间。
[0026] -种预应力张拉控制系统的控制方法，包括如下步骤：（1)将构件的各参数、张拉 部件参数、荷载分级及持荷时间均通过输入显示界面输入到系统主机； (2)将预应力筋3穿入到构件2内的孔道内，孔道的两端安装千斤顶，连接前端控制器， 并将上拱度测量位移传感器安装到构件中间的上表面； (3) 上拱度测量位移传感器将构件的初始拱度传输给系统主机作为构件张拉前的拱度 参数； (4) 启动系统开始预应力张拉，油压传感器时刻监控张拉力，位移传感器时刻监控预应 力筋伸长量； (5) 如果构件两端的油压传感器和位移传感器不平衡，则系统主机发出调整命令给前 端控制器并控制数控高压流量泵的伺服电机，使得千斤顶实时调整使构件两端的张拉力或 预应力筋伸长量保持平衡； (6) 张拉过程的中，通过上拱度测量位移传感器监控构件的上拱度，并与不同荷载分级 时的设定上拱度进行对比，确认构件的变形是否符合设定要求，符合则继续进行，如果不符 则停止张拉； (7) 张拉达到分级的荷载时，通过手动操作器从数控高压流量泵切换到数控高压卸荷 阀，并根据张拉力对卸荷阀精确数字定位，控制卸荷速度。
[0027] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限 制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
【权利要求】
1. 一种预应力张拉控制系统，包括两对称的独立的张拉部件及与张拉部件相连并控制 张拉部件的前端控制器，其特征在于还包括与前端控制器无线数据交换的系统主机，张拉 部件连接有油压传感器和位移传感器，本系统还包括监测构件上拱度的上拱度测量位移传 感器。
2. 根据权利要求1所述的预应力张拉控制系统，其特征在于张拉部件为千斤顶，千斤 顶连接有数控高压流量泵和数控高压卸荷阀，数控高压流量泵和数控高压卸荷阀与前端控 制器相连，位移传感器安设到千斤顶上。
3. 根据权利要求2所述的预应力张拉控制系统，其特征在于数控高压流量泵包括流量 泵和伺服电机；千斤顶还连接有数控高压卸荷阀，数控高压卸荷阀包括卸荷阀及伺服电机； 数控高压流量泵和数控高压卸荷阀之间转换通过手动操作器实现。
4. 根据权利要求3所述的预应力张拉控制系统，其特征在于手动操作器包括转向开 关、带手轮的编码器和控制板，转向开关具有两个位置，分别对应数控高压流量泵和数控高 压卸荷阀，控制板接收编码器的脉冲并发出控制命令来控制转向开关选择的数控高压流量 泵或数控高压卸荷阀。
5. 根据权利要求1所述的预应力张拉控制系统，其特征在于上拱度测量位移传感器 设置于构件的上表面处，上拱度测量位移传感器与系统主机之间通过无线传输进行数据交 换。
6. 根据权利要求1或2或3或4或5所述的预应力张拉控制系统，其特征在于上拱度 测量位移传感器为多个并均布在构件的上表面处，分别对应构件的中间处的上表面和构件 中间两侧处的上表面上。
7. 根据权利要求6所述的预应力张拉控制系统，其特征在于系统主机处连接有成像 仪，成像仪根据多个上拱度测量位移传感器监测的构件各部位上的上拱度数据记录成像。
8. 根据权利要求1或2或3或4或5所述的预应力张拉控制系统，其特征在于系统主 机包括输入显示界面，在该输入显示界面上输入工程相关参数及本次张拉的控制参数，包 括张拉部件参数、荷载分级、持荷时间。
9. 一种预应力张拉控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：（1)将构件的各 参数、张拉部件参数、荷载分级及持荷时间均通过输入显示界面输入到系统主机； (2) 将预应力筋穿入到构件内的孔道内，孔道的两端安装张拉部件，连接前端控制器， 并将上拱度测量位移传感器安装到构件中间的上表面； (3) 上拱度测量位移传感器将构件的初始拱度传输给系统主机作为构件张拉前的拱度 参数； (4) 启动系统开始预应力张拉，油压传感器时刻监控张拉力，位移传感器时刻监控预应 力筋伸长量； (5) 如果构件两端的油压传感器和位移传感器不平衡，则系统主机发出调整命令给前 端控制器并控制张拉部件，使得张拉部件实时调整使构件两端的张拉力或预应力筋保持平 衡； (6) 张拉过程的中，通过上拱度测量位移传感器监控构件的上拱度，并与不同荷载分级 时的设定上拱度进行对比，确认构件的变形是否符合设定要求，符合则继续进行，如果不符 则停止张拉。
10.根据权利要求9所述的预应力张拉控制系统的控制方法，其特征在于张拉达到分 级的荷载时，通过手动操作器从数控高压流量泵切换到数控高压卸荷阀，并根据张拉力对 卸荷阀精确数字定位，控制卸荷速度。
【文档编号】G05D15/01GK104111670SQ201410275453
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】曾利, 周成顺, 骆玉智, 倪毅, 韦万春, 张立红 申请人:杭州浙锚预应力有限公司