钢绞线群锚整体式自动同步控制方法与流程

本发明涉及一种土木工程用施工系统，特别涉及一种钢绞线群锚整体式自动同步控制方法。

背景技术：

在钢绞线群锚拉索、钢绞线体外预应力索、钢绞线吊杆索、钢绞线系杆索、后张预应力筋等的张拉施工中，一般先采用前卡式千斤顶将钢绞线单根预紧，然后用大吨位千斤顶整体张拉，此方法存在如下缺陷：

（１）采用前卡式千斤顶预紧，只能一根一根预紧，由于钢绞线之间产生相互摩擦，会导致各钢绞线受力不均匀。而且由于千斤顶行程短，而钢绞线且较长，需要对千斤顶多次人工倒张调索，效率低，人工劳动强度大，高空作业，增加安全风险。

（2）用普通油泵对千斤顶提供外力，人工操作油泵，同时普通千斤顶不具备位移与牵引力等数据采集，全凭人工读数，人工控制，误差大，风险大。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种可实现多根钢绞线同时单独自动预紧、自动整体张拉功能，对超长钢绞线可实现千斤顶自动连续多行程预紧，同时可实时、准确地采集位移、牵引力等数据，根据数据实时调整力和速度，同步性高。可用于群锚拉索、拱桥吊杆、后张预应力工程等预应力筋的预紧和张拉，也可用于大型构件提升、牵引等工程承重索的预紧和张拉的钢绞线群锚整体式自动同步控制方法。

本发明的解决方案是这样的：

一种钢绞线群锚整体式自动同步控制方法，包括步骤：

（1）、预紧装置设置步骤：将多个包括油缸、活塞的预紧装置按需张拉的钢绞线条数进行配置，每一条钢绞线单独与一个预紧装置连接，由该预紧装置进行单根钢绞线的张拉；

（2）、多根钢绞线同时预紧步骤：向在步骤（1）中设置好的多个预紧装置同时提供相同压力的油压，使得每个预紧装置同时朝一个方向移动，进行预紧张拉作业；

（3）、预紧力锁定控制策略：实时测量油压，当全部活塞伸缸达到一个行程时：如果压力没有达到预紧力设定值时，则控制中心控制电磁换向阀动作自动回程进行下一行程的预紧，直到压力达到设定值；如果在伸缸预紧过程中其中任一根钢绞线的预紧压力达到设定值时，压力传感器将压力信号传输到控制中心，控制中心控制溢流阀启动，该根钢绞线对应的预紧装置无法再伸缸，而其余没有达到预紧力设定值的钢绞线对应的预紧装置继续工作，直到所有的钢绞线的预紧压力均达到设定值后，控制中心控制电磁换向阀动作，停止对预紧装置供油；

（4）、整体张拉控制策略：预紧完成后，总控中心发出指令，泵站向张拉千斤顶Ｂ供油，张拉千斤顶Ｂ进油并伸缸对预应力筋进行张拉，同时压力传感器32实时测量压力值并将数据传回总控中心，位移传感器16实时测量位移值位移数据传输至总控中心；张拉千斤顶Ｂ伸缸一个行程后，如压力或位移没有达到设定值，则自动回程进行下一行程的张拉，这样循环往复，直到张拉力或位移达到设定值。

更具体的技术方案还包括：所述步骤（4）中，张拉过程中，应用防松锚具（21）的压板（23）和空心螺栓（24）以防止夹片松脱。

进一步的：所述步骤（4）中，在张拉千斤顶活塞带动自动工具锚回程时，为防止防止钢绞线松弛或构件回落，应用自动工具锚的工具夹片在复位弹簧的作用下复位，为下一行程张拉准备，防松锚具（21）的夹片在钢绞线回缩力或构件重力的作用下自锁紧。

进一步的：所述步骤（4）之后，还包括调整步骤：构件（25）张拉基本到位后，往往还需要微调。当需要将构件下放调整时，将防松锚具（21）的空心螺栓（24）旋下，取下夹片即可下放。

本发明的优点是：

１、预紧千斤顶采用一个油缸多个活塞结构，集成化程度高，可实现多根钢绞线同时自动预紧功能，且工作空间小；

２、对超长钢绞线可实现千斤顶自动倒张，连续预紧，速度快，人工成本低；

３、一台泵站即可完成预紧和整体张拉，可通过一个总控中心同时控制多个泵站，实现多束预应力束同时预紧和整体张拉，并可实时、准确地采集位移、张拉力等数据，根据数据实时调整力和速度，同步性高，稳定性好；

４、分丝板结构可将发散的钢绞线收拢平行，方便穿索和张拉；防松锚具的应用可确保施工过程的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的整体式多缸单根预紧千斤顶A的油缸和预紧单元布置图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4为本发明的钢绞线群锚整体式自动同步控制系统泵站面板零部件安装示意图。

图5为集成阀组结构示意图。

图6为本发明的钢绞线群锚整体式自动同步控制系统液压原理图。

图中附图标记为：

A、预紧千斤顶，Ｂ、张拉千斤顶，Ｃ、液压泵站，

1、1、钢绞线，２、复位弹簧，３、单孔工具锚锚板，４、导向杆，５、活动顶板，６、工具夹片，７、预紧千斤顶回油口，８、预紧千斤顶油缸，９、预紧千斤顶活塞，10、预紧千斤顶进油口，11、定位板，12、顶板，13、分丝板，14、上撑脚，15、自动工具锚，16、位移传感器，17、张拉千斤顶回油口，18、张拉千斤顶进油口，19、张拉千斤顶油缸，20、下撑脚，21、防松锚具，22、安装底座，23、压板，24、空心螺杆，25张拉千斤顶活塞，26、张拉千斤顶穿心套，27、预紧单元安装空间，28、电箱，29、变频电机，30、电磁换向阀，31、阀体，32、压力传感器，33、进油口，34、回油口，35、压力表接口，36、电控溢流阀，37、加油口，38、电磁阀总阀，39、压力表，40、第一单向阀，41、第二单向阀，42、穿心套，43、进油缸液压油通路44、回油缸液压油通路 ，45、回油压力表。

具体实施方式

本发明的钢绞线群锚整体式自动同步控制方法，包括步骤：

（1）、预紧装置设置步骤：将多个包括油缸、活塞的预紧装置按需张拉的钢绞线条数进行配置，每一条钢绞线单独与一个预紧装置连接，由该预紧装置进行单根钢绞线的张拉；

（2）、多根钢绞线同时预紧步骤：向在步骤（1）中设置好的多个预紧装置同时提供相同压力的油压，使得每个预紧装置同时朝一个方向移动，进行预紧张拉作业；

（3）、预紧力锁定控制策略：实时测量油压，当全部活塞伸缸达到一个行程时：如果压力没有达到预紧力设定值时，则控制中心控制电磁换向阀动作自动回程进行下一行程的预紧，直到压力达到设定值；如果在伸缸预紧过程中其中任一根钢绞线的预紧压力达到设定值时，压力传感器将压力信号传输到控制中心，控制中心控制溢流阀启动，该根钢绞线对应的预紧装置无法再伸缸，而其余没有达到预紧力设定值的钢绞线对应的预紧装置继续工作，直到所有的钢绞线的预紧压力均达到设定值后，控制中心控制电磁换向阀动作，停止对预紧装置供油；

（4）、整体张拉控制策略：预紧完成后，总控中心发出指令，泵站向张拉千斤顶Ｂ供油，张拉千斤顶Ｂ进油并伸缸对预应力筋进行张拉，同时压力传感器32实时测量压力值并将数据传回总控中心，位移传感器16实时测量位移值位移数据传输至总控中心；张拉千斤顶Ｂ伸缸一个行程后，如压力或位移没有达到设定值，则自动回程进行下一行程的张拉，这样循环往复，直到张拉力或位移达到设定值。

所述步骤（4）中，张拉过程中，应用防松锚具（21）的压板（23）和空心螺栓（24）以防止夹片松脱；在张拉千斤顶活塞带动自动工具锚回程时，为防止防止钢绞线松弛或构件回落，应用自动工具锚的工具夹片在复位弹簧的作用下复位，为下一行程张拉准备，防松锚具（21）的夹片在钢绞线回缩力或构件重力的作用下自锁紧。

（5）、括调整步骤：构件张拉基本到位后，往往还需要微调。当需要将构件下放调整时，将防松锚具（21）的空心螺栓（24）旋下，取下夹片即可下放。

下面根据实施本发明的一个具体装置对本发明进行详细说明：

实施本发明组成的系统如图1所示，设有预紧装置、整体张拉装置、液压泵站、总控中心，各部分通过高压油管、数据传输线缆及控制元件有机地结合在一起。通过总控中心发出指令，液压泵站驱动预紧装置、整体张拉装置按设定程序实现张拉工作。其中有包括张拉千斤顶B、液压泵站C、总控中心，所述张拉千斤顶B的左端通过上撑脚14、顶板12固定有预紧装置，张拉千斤顶B的右端通过下撑脚20固定有安装底座22；预紧装置用于整体张拉前对各根钢线预紧到初应力状态，使各根钢绞线受力一致。预紧装置用于整体张拉前对各根钢线预紧到初应力状态，使各根钢绞线受力一致。其包括预紧千斤顶Ａ、单孔工具锚、定位板11、顶板12、上撑脚14、分丝板13等，其中预紧装置包括整体式多缸单根预紧千斤顶A，整体式多缸单根预紧千斤顶A包括油缸8和活塞9，所述油缸8开有7个活塞孔，每个活塞9装置于活塞孔内构成整体7个活塞的结构；所述活塞9为带通孔的活塞，其通孔内套接有穿心套42，所述穿心套42固定于油缸8，形成活塞9相对于油缸8和穿心套42移动的结构，在油缸8壁上开有连通每个活塞的进油缸液压油通路10和连通每个活塞的回油缸液压油通路7，构成每个活塞同时伸出或者回缩的结构，进油缸液压油通路10和回油缸液压油通路7连通液压泵站；所述整体式多缸单根预紧千斤顶的左端连接有单孔工具锚板3，所述单孔工具锚板3开有单根钢绞线通过的孔，保证钢绞线穿过穿心套42、单孔工具锚板3；所述单孔工具锚板3的每个单孔左端为与工作夹片配合的孔；所述张拉台座16左端连接有自动工具锚15，所述自动工具锚15开有单根钢绞线通过的孔，保证钢绞线穿过，在自动工具锚15左端的每个单孔为下工作夹片配合的孔。

单孔工具锚固设在活塞９前端，一个活塞配一个自动单孔工具锚。所述自动单孔工具锚设有工具锚板３、工具夹片６，所述工具锚板３上固设有沿所述活塞9的轴向设置的导向杆4，所述导向杆4上套设有活动顶板5，在导向杆4端头的限位块与活动顶板5之间安装有弹力装置（本实施例的弹力装置为套设在导向杆4的复位弹簧2），所述弹力装置向右的弹力推动活动顶板5顶在工作夹片的左端面；所述活动顶板5置于所述工具夹片6和所述复位弹簧2之间，活动顶板5开有穿钢绞线的通孔。

所述上撑脚14一端与张拉千斤顶Ｂ固接，另一端与所述顶板12固接。所述分丝板13设在固定于张拉千斤顶Ｂ的自动工具锚15和顶板12之间并与上撑脚14固接。在所述分丝板13、顶板12上均设定穿钢绞线的通孔。所述分丝板13的作用是将发散的钢绞线１收拢平行以便穿过千斤顶，其通孔边缘设有内倒角，以防钢绞线在转角处受力受损。施工时所述预紧千斤顶Ａ通过所述定位板11和高强螺栓与所述顶板12固结在一起。

整体张拉装置用于预力筋或顾承重索的整体张拉。其包括张拉千斤顶Ｂ、位移传感器16、自动工具锚15、防松锚具21、下撑脚20、安装底座22等。所述位移传感器16设置在所述张拉千斤顶Ｂ的油缸17上。所述防松锚具21安装在底座22上，其设有锚板、夹片、压板23和空心螺杆24，所述压板23固设在锚板左端，并开有通孔，通孔有内螺纹，所述空心螺杆24与通孔螺纹连接。空心螺杆24的作用一是供钢绞线穿过，二是在构件下放时防止夹片松脱。

液压泵站Ｃ是系统的动力机构，其包括油箱、变频电机29、控制阀组、压力传感器32等。所述控制阀组包括阀体31、电磁换向阀30、溢流阀36、安装在预紧千斤顶进油路上的第一单向阀40、安装在张拉千斤顶进油路上的第二单向阀41等。

控制阀组设有进油口33、回油口34，每个进油口和回油口配有一个电磁换向阀，用以控制一台预紧千斤顶Ａ和一台张拉千斤顶Ｂ。在预紧时，第二单向阀41关闭，而第一单向阀40开启，可驱动预紧千斤顶Ａ，在整体张拉时，第一单向阀40关闭，而第二单向阀41开启，可驱动张拉千斤顶Ｂ；所述电控溢流阀36设置在总进油路上，起到安全保护作用。

在实际施工中，根据需要，总控中心可以只控制单台泵站工作，也可以控制多台泵站同时工作；一台泵站可以只控制单套预紧装置和整体张拉装置工作，也可控制多套预紧装置、多套整体张拉装置同时工作。

上述系统采用本发明方法进行施工步骤如下：

１、安装设备后，通过总控中心的触摸屏输入预紧力设定值、张拉力设定值或位移设定值根据工程实际需要设定，当需要以张拉力为控制目标时用张拉力设定值，当需要以位移值为控制目标时采用位移设定值，并启动设备，设备即自动按如下步骤工作：

２、预紧：总控中心发出指令，第一单向阀40开启，第二单向阀41关闭，电磁换向阀30动作，给预紧千斤顶Ａ供油，液压油自预紧千斤顶进油口10依次进入各预紧工作单元张拉油缸，各预紧工作单元活塞9伸长，单孔工具锚板3带着夹紧钢绞线1的工具夹片6一起向前移，将松弛的钢绞线1拉紧，同时压力传感器32实时测量压力值并将压力数据传输至总控中心。活塞9伸长一个行程后自动回程进行下一行程的预紧，在活塞9带动单孔工具锚板3回程时，单孔工具锚的工具夹片6在复位弹簧2的作用下复位，为下一行程预紧准备，同时安装在整体张拉千斤顶Ｂ活塞上的自动工具锚夹片在钢绞线重力的作用下自锁紧，防止钢绞线回落，这样循环往复，直到预紧力达到设定值。当某一根钢绞线预紧力达到预紧力设定值时，压力传感器将压力信息传输到控制中心，控制中心发出指令，电控溢流阀36启动，该预紧工作单元无法再增压，该单元的活塞9停止工作，其余没达到预紧设定力的钢绞线对应的预紧工作单元继续工作，这样直到所有钢绞线均达到预紧力设定值，总控中心发出指令，电磁换向阀30动作，停止对预紧千斤顶Ａ供油。

３、整体张拉：预紧完成后，总控中心发出指令，第一单向阀40关闭，第二单向阀41开启，电磁换向阀30动作，给张拉千斤顶Ｂ供油，张拉千斤顶Ｂ进油并伸缸对预应力筋进行张拉，同时压力传感器32实时测量压力值并将数据传回总控中心，位移传感器16实时测量位移值位移数据传输至总控中心。张拉过程中，防松锚具21的压板23和空心螺栓24可防止夹片松脱。张拉千斤顶Ｂ伸缸一个行程后，如压力或位移没有达到设定值，则自动回程进行下一行程的张拉。在张拉千斤顶活塞带动自动工具锚回程时，自动工具锚的工具夹片在复位弹簧的作用下复位，为下一行程张拉准备，防松锚具21的夹片在钢绞线回缩力或构件重力的作用下自锁紧，防止钢绞线松弛或构件回落。这样循环往复，直到张拉力或位移达到设定值。

４、调整：构件张拉基本到位后，往往还需要微调。当需要将构件下放调整时，将防松锚具21的空心螺栓24旋下，取下夹片即可下放。