专利名称：智能控制预应力张拉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土木工程中预应力领域，具体为一种智能控制预应力张拉装置。
目前在土木工程领域对预应力构件进行预应力张拉时，采用油泵驱动千斤顶进行张拉，由油泵压力表读数控制张拉力，人工测量得到预应力筋张拉伸长值，这种人工控制测量张拉的方法存在下列缺陷1、张拉力与压力表的标定误差和压力表的读数误差较大，压力表读数不稳定，读数速度慢；2、压力表读数需换算才能知道张拉力的大小，形不成张拉力的直观概念，对控制张拉力不方便；3、加压操作控制误差大，分辨率低，难于精确控制张拉力；4、人工用测量工具测量预应力筋张拉伸长值也存在读数误差大，测量过程慢，信息反馈不准确；5、千斤顶、张拉油泵与油压表的标定所需次数多，标定结果不易保持，标定所需费用高，油压表易损坏等。张拉力以及预应力筋张拉伸长值控制不准确是预应力结构产生纵向裂纹，有时导致预应力结构经常产生过大变形以至造成结构失效或报废的主要原因，由于张拉控制不准确预应力结构也时有预应力筋拉断的严重事故出现。
本实用新型的目的为给出一种能准确提供、显示张拉力和预应力筋张拉伸长值并能实现张拉自动控制的智能控制预应力张拉装置。
本实用新型是采用如下措施实现的该智能控制预应力张拉装置包含张拉千斤顶、油泵，其还包含力传感部件、与千斤顶固定的位移传感器和与力传感部件、位移传感器电连接的显示控制仪，力传感部件由其外表面固定有应变片的力传感弹性件、位于力传感弹性件内其上有预应力筋孔的顶头构成，显示控制仪由壳体和内部电路组成，内部电路包含信号采样电路、模数转换电路、中央处理电路、键盘输入电路和信号输出电路。本实用新型中的位移传感器是现有的公知产品，有差动式、信号发射式等不同的结构形式，其安装、固定、使用等都属公知的技术内容，本实用新型将该位移传感器引用在装置中，将千斤顶的位移(即预应力筋的伸长值)转变为电信号输入显示控制仪。本装置中的力传感部件在使用时，预应力筋穿过其顶头上的预应力筋孔，并将其置于预应力筋上的锚具后面，千斤顶在拉伸预应力筋时，对该力传感部件形成压力，使其力传感弹性件产生变形，其上的应变片的电阻值随压力呈线性变化，并将该电阻上的电压信号输入显示控制仪，经换算反映出相应的张拉力。显示控制仪对输入的张拉力信号和位移信号在软件的支持下进行处理，并完成显示、打印、报警等输出功能；显示控制仪的内部电路在方框或整体结构上具有一般采集信号处理装置的共性，一般采集信号处理装置的工作过程都是将各种模似信号由信号采样电路采入，经模数转换电路转换成数字信号，进入中央处理电路，在软件程序的支持下对该信号进行分析、比较、处理等，最后经输出电路完成显示、打印、报警等输出功能；电路芯片型号的选择不同，会引起局部电路结构的变化，但其方框结构不会有大的变化，因此，本实用新型的显示控制仪的具体电路结构在不超出权利要求范围的情况下，可容易地有多种不同的变型。本实用新型的主要特征在于增设了力传感部件和位移传感器以及显示控制仪，实现了预应力张拉技术的数字化。
本实用新型通过增设信号采集部件和相应的信号处理装置，使预应力张拉过程数字化，使得预应力结构施工人为因素减少，大大提高了预应力结构的张拉精度，可保证张拉精度在1％的范围内，能很好地保证设计意图；该装置使预应力结构施工快速、安全、准确、测定各种张拉损失值简便、迅速，能随时提示张拉力与张拉伸长值是否达到要求和达到设定值与控制值报警，可有效避免因张拉力和预应力筋张拉伸长值失控造成的预应力结构的工程事故。张拉力和预应力筋伸长值记录打印结果可代替人工记录。
图1为本实用新型整体结构示意图；图2为力传感部件外部结构示意图；图3为力传感部件内部结构示意图；图4为应变片的连接结构图；图5为显示控制仪的内部电路结构原理图；结合附图对本实用新型进一步描述如下该智能张拉装置包含张拉千斤顶5、油泵7，其还包含力传感部件4、与千斤顶固定的位移传感器6和与力传感部件、位移传感器电连接的显示控制仪10，力传感部件4由其外表面固定有应变片11的力传感弹性件12、位于力传感弹性件内其上有预应力筋孔13的顶头14构成，显示控制仪由壳体和内部电路组成，内部电路包含信号采样电路、模数转换电路、中央处理电路、键盘输入电路和信号输出电路，其中，信号采样电路包含信号放大芯片XTR101，模数转换电路包含与信号采样电路相连的模数转换芯片ADC0809，中央处理电路包含CPU8031、经扩展I-O口8155与CPU相连的可编程控制器PLC、分别与数据总线及CPU相连的锁存器74LS373、ROM2764、RAM6264和与CPU相连的数据译码芯片74LS138，键盘输入电路包含键盘、译码芯片74LS138、经扩展I-O口8155与数据总线相连的用于接收和处理键盘信号的键盘控制芯片8279，信号输出电路包含由与CPU相连的驱动芯片74LS244、声、光报警部件构成的声光报警电路、包含经扩展I-O口与数据总线相连的显示器的显示电路、包含经扩展I-O口与数据总线相连的打印设备的打印输出电路。本实用新型中的位移传感器可选用差动式位移传感器。本实用新型中的声、光报警部件可采用喇叭、发光二极管，显示器可采用液晶显示屏。本实用新型为充分、全面地感应压力信号，力传感部件上固定的应变片为四片，四片应变片呈桥式联接。本实用新型的力传感部件的力传感弹性件的内侧和顶头的端部分别设有凸起16、17，用于顶头行程的限位。该智能控制预应力张拉装置使用时，力传感部件4和千斤顶5分别排列在附属于预应力构件1的预应力筋3上的锚具2的后面，预应力筋3分别穿过力传感部件和千斤顶，通过显示控制仪的输入键盘输入设定的张拉力值和预应力筋的伸长值，并在显示器上显示，通过油泵7向千斤顶加压，千斤顶拉伸预应力筋，同时，千斤顶向力传感部件方向产生位移并对其加压，在此压力下的应变片的电压信号和位移传感器测得的千斤顶的位移信号传入显示控制仪的信号采样电路，该信号经放大、模数转换后送入中央处理电路，在内部软件的支持下，对该信号进行处理并同步显示，并将张拉力和预应力筋的伸长值的对应值打印出来，当张拉力和预应力筋的伸长值达到预先的设定值时，声光报警电路报警，油泵应停止加压。千斤顶在挤压力传感部件的力传感弹性件的同时向前顶力传感部件的顶头，使该顶头锚固锚具2的夹片，使锚具夹紧预应力筋，防止预应力筋的回缩，力传感部件的顶头完全起到现有技术中千斤顶对锚具的锚固作用。本实用新型力传感部件的力传感弹性件和顶头可选用20CrMnTi特种钢制成。
权利要求1.一种智能控制预应力张拉装置，包含张拉千斤顶5、油泵7，其特征为该装置还包含力传感部件4、与千斤顶固定的位移传感器6和与力传感部件、位移传感器电连接的显示控制仪10，力传感部件4由其外表面固定有应变片11的力传感弹性件12、位于力传感弹性件内其上有预应力筋孔13的顶头14构成，显示控制仪由壳体和内部电路组成，内部电路包含信号采样电路、模数转换电路、中央处理电路、键盘输入电路和信号输出电路。
2.如权利要求1所述的智能控制预应力张拉装置，其特征为显示控制仪的内部电路的信号采样电路包含信号放大芯片XTR101，模数转换电路包含与信号采样电路相连的模数转换芯片ADC0809，中央处理电路包含CPU8031、经扩展I-O口8155与CPU相连的可编程控制器PLC、分别与数据总线及CPU相连的锁存器74LS373、ROM2764、RAM6264和与CPU相连的数据译码芯片74LS138，键盘输入电路包含键盘、译码芯片74LS138、经扩展I-O口8155与数据总线相连的用于接收和处理键盘信号的键盘控制芯片8279，信号输出电路包含由与CPU相连的驱动芯片74LS244、声、光报警部件构成的声光报警电路、包含经扩展I-O口8155与数据总线相连的显示器的显示电路、包含经扩展I-O口8155与数据总线相连的打印设备的打印输出电路。
3.如权利要求2所述的智能控制预应力张拉装置，其特征为声、光报警部件采用喇叭、发光二极管。
4.如权利要求1或2所述的智能控制预应力张拉装置，其特征为力传感部件上固定的应变片为四片，四片应变片呈桥式联接。
5.如权利要求1或2所述的智能控制预应力张拉装置，其特征为力传感部件的力传感弹性件的内侧和顶头的端部分别设有凸起16、17。
6.如权利要求1或2所述的智能控制预应力张拉装置，其特征为位移传感器为差动式位移传感器。
专利摘要本实用新型为智能控制预应力张拉装置,包含千斤顶、油泵,其还包含有力传感部件、位移传感器和与力传感部件、位移传感器电连接的显示控制仪。该装置通过增设信号采集部件和相应的信号处理装置,使预应力张拉过程数字化,使得预应力结构施工人为因素减少,大大提高了预应力结构的张拉精度,可保证张拉精度在1%的范围内;能随时提示张拉力与张拉伸长值是否达到要求和达到设定值与控制值报警。
文档编号G01N3/08GK2458616SQ0026231
公开日2001年11月7日 申请日期2000年11月10日 优先权日2000年11月10日
发明者李珠, 杨林峰, 吴桂英, 梁仁旺 申请人:李珠