CN103364276A

CN103364276A - 一种锚下预应力智能同步张拉检测装置

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Publication number: CN103364276A
Application number: CN2012100962604A
Authority: CN
Inventors: 田剑东; 倪文梁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN103364276B

Abstract

一种锚下预应力智能同步张拉检测装置，包括油箱、柱塞泵、电磁换向阀。在油箱的后上方设置有控制箱、控制箱上分别设有数据采集控制仪、天线等；在千斤顶上设置压力传感器及位移传感器，数据采集控制仪采用VIFI无线技术，能够实现对***的精确测量控制，自动得出预应力筋的回缩量；一台计算机能够控制多台本装置，同时启动和关闭，实现同步张拉；本装置不仅具有智能程控功能，同时还配备了手动进油和手动回油功能，方便特殊情况下的操作。张拉施工结束后可通过同一台液压装置，接通前卡式千斤顶对锚下预应力筋进行的验收评估检测，实时得出被检测单根预应力筋的有效预应力，同时又不破坏被检测锚索的现有状况。

Description

一种锚下预应力智能同步张拉检测装置

技术领域：本发明涉及到土木工程领域，特别是涉及到土木

工程施工中一种锚下预应力智能同步张拉检测装置

背景技术：

梁体张拉、锚固技术在现今的桥梁施工建设中获得了广泛应用。随着我国大力兴建基础设施，特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大，针对与梁体张拉、锚固施工质量的可靠性检测技术将展示出十分广阔的应用前景。

梁体张拉、锚固技术的先进性、可靠性、经济性已得到公认，但是作为永久性工程，特别是预应力锚索工程，有效预应力的变化关系到工程是否处于安全状态，因此，如何正确张拉并检测出锚下有效预应力显得十分重要，目前国内外同时针对锚索施工张拉和质量的检测装置可以说是空白。因此，研究出高精度、低成本、实用性强，既能作为预应力张拉，控制工程施工质量，同时又能对施工后及运营中的预应力锚索进行检测，并对结构本身不造成影响的施工张拉检测设备，成为预应力锚索张拉和有效预应力检测中的一个急需解决的问题。

在现行的梁体预应力张拉施工过程中，张拉与数据的记录均为人工操作为主，不确定因素太多，施工中及施工后缺少有效的监控和检测手段，梁体施工中存在严重的安全隐患，直接导致锚下预应力不符合设计要求和使用要求，严重影响桥梁的使用寿命，增加桥梁营运成本。

发明的内容：本发明的目的就是要提供一种锚下预应力智能

同步张拉检测装置，它能克服现有技术所存在的以上缺陷。本发明的目的是这样实现的，一种锚下预应力智能同步张拉检测装置，包括油箱、柱塞泵、电磁换向阀，其特征在于：在油箱的后上方设置有控制箱、控制箱上分别设有AC-DC电源、数据采集控制仪、变频器、天线；油箱中设置有柱塞泵、液位计、加油口、温度传感器、液位传感器；柱塞泵的一端与变频电机连接，另一端与油路A、油路B相连接，油路A、油路B分别与阀块、单向阀、电磁换向阀、溢流阀相通；所述的阀块上设置有出油口A、出油口B；并分别通过进油管、回油管与穿心式千斤顶或前卡式千斤顶上设置的进油孔、回油孔相通；由一台计算机，控制两个以上本装置同时工作。所述的穿心式千斤顶是在油缸中设置有活塞，活塞中设置有穿心套，穿心套左前端依次设置有工具锚组件、限位板，穿心套后端设置有限位螺母。所述的油缸的左前顶端设置有保护罩，保护罩中上端设置有位移传感器，下端设置有压力传感器。传感器通过数据连接线与数据采集控制仪相连；所述的数据采集控制仪通过天线接收来自计算机的控制信号，并启动变频电机工作，而且实时采集来自传感器的信号发送至计算机。液压装置上的进油管、回油管与前卡式千斤顶上设置的进油孔、回油孔相通；进油孔的下方设置有压力传感器，所述的前卡式千斤顶，是在油缸B中设置有活塞B，活塞B中设置有穿心套B，穿心套B的右端设置有工具夹片，穿心套B的右端外圈与工具夹片的外圈上设置有夹片套；所述的活塞B的右顶端设置有顶座，顶座的下方与位移传感器上的位移器连接杆相连。所述的变频器是通过通讯端口与数据采集控制仪相连，接收频率指令，对变频电器进行转速调节，启动和停止变频电机工作。

本发明通过计算机程序无线控制液压***流量、进油、泄压、回油；同步张拉时通过一台计算机对两端超高压液压油泵及穿心式液压千斤顶同步启动对锚索施加顶升力。设备中安装了无线数据采集控制仪，在张拉过程中无线实时采集安装在千斤顶进油口处压力传感器的压力值及活塞顶升运动过程中产生的位移值，通过计算机对数据采集控制仪所采集的反馈数值，精确控制两端穿心式液压千斤顶作用在预应力钢筋上的张拉力。本装置不仅具有智能程控功能，同时还配备了手动进油和手动回油功能，方便特殊情况下的操作。张拉施工结束后可通过同一台液压装置，接通前卡式千斤顶对锚下预应力筋进行的验收评估检测，通过电脑精确控制一台设备输出油量的变化，输出到超高压前卡式液压千斤顶中对单根锚索施加反拉力。同时在反拉过程中无线实时采集安装在千斤顶进油口处压力传感器的反拉力值及安装在千斤顶上的位移传感器的伸长值。从采得的反拉力和位移数据中进行软件分析，实时得出被检测单根预应力筋的有效预应力，同时又不破坏被检测锚索的现有状况。

本发明与现有技术相比有如下优点：

A、精确控制预应力张拉力值：安装在千斤顶上的压力传感器具有较高的采样频率，能快速反应实时的油压值，因此能够实现张拉施工中梁体两端预应力张拉值的精确控制。

B、液压***具备无极变量功能：本液压***采用变频技术，通过预应力张拉检测智能数据采集控制仪输出到变频器的频率值来控制变频电机的转速，达到调节超高压油泵输出油量的变化，从而使***具备使用不同吨位和不同型号千斤顶的兼容性及预应力张拉检测的准确性；

C、精确测量控制：数据采集控制仪采用VIFI无线技术，采集控制仪具有5Hz的采样频率，能快速采集安装在千斤顶上的压力传感器及位移传感器的数字信号，因此能够实现对***的精确测量控制。

D、***自动得出预应力筋的回缩量：***可以通过在液压油路中增加一个卸压阀来控制千斤顶缸内的油压慢卸，从而使得采集到的位移曲线中可以分析出预应力筋的回缩量变化值；

E、实现同步张拉：因为***中采用的WIFI无线通讯控制技术，一台计算机能够控制多台设备，所以能够做到多台设备同时启动和关闭，因而实现真正意义的同步张拉；

F、数据采集、传输信号，灵活性、适应性强：***采用WIFI无线通讯控制，张拉、检测人员可以在可视范围内实现对液压***的控制；

G、再现预应力张拉测试过程，积累工程数据：张拉施工过程采集到的数据会在软件中自动生成张拉曲线并保存至电脑，日后能够从软件中回看这一过程曲线，施工单位、检测时间，应力值、预应力筋位移值等张拉、检测施工信息，方便主管部门和技术人员以此能够判断施工过程是否符合规范，而且积累的工程数据能为今后的预应力施工发展提供原始依据；

H、本发明替代现有的手动人工操作装置，实现施工自动化，解放生产力：***采用智能程序化控制，施工前准备工作做好后，只需要一个操作员就可以完成之前需要三个人才能完成的工作，并且速度更快，经济效果更好；

I、张拉施工完成后，可通过更换千斤顶的方式，对锚下预应力筋进行评估、验收检测，且不破坏锚固结构：通过前卡式千斤顶及液压***具有的变量功能来完成精确检测要求；

J、精确测量锚下预应力值：电脑根据采集到安装在前卡式千斤顶上的位移、压力曲线值，实现对作用在预应力筋上反拉力的精确控制来实现锚下预应力值的测量；

K、具有多种安全防护功能：计算机能实时监控到设备在运行过程中的电压、工作温度、液位及各种不同状况的报警；

L、规范施工过程，排除了人为误差，切实提高施工质量等作用。

附图说明：图1是本发明结构示意图；

图2是前卡式千斤顶结构示意图；

1.油箱，2.柱塞泵，3. 油路A， 4. 油路B， 5. 加油口，6. 溢流阀， 7. 出油口A， 8. 出油口B， 9. 阀块， 10. 单向阀，11. 电磁换向阀，12. 球阀，13. 备用压力传感器， 14.变频电机， 15. 天线，16. 电源按钮，17.把手，18. AC-DC电源， 19.数据采集控制仪， 20.变频器， 21. 控制箱， 22.电源接口，23. 压力表，24. 数据连接线，25. 液位计，26. 工具箱，27. 温度传感器，28. 液位传感器，29. 回油孔， 30. 快换接头， 31. 保护罩， 32. 位移传感器， 33.工具锚组件，34.限位板，35. 压力传感器， 36. 定位螺母，37. 穿心套，38. 活塞，39. 油缸，40. 进油孔，41. 进油管，42. 回油管，43.计算机，44.前卡式千斤顶，44-1.工具夹片,44-2.夹片套,44-3.顶座,44-4.位移连接杆，44-5.油缸B，44-6. 活塞B，44-7. 穿心套B。

具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明；

一种锚下预应力智能同步张拉检测装置，包括油箱1、柱塞泵2、电磁换向阀11，其特征在于：在油箱1的后上方设置有控制箱21、控制箱21上分别设有AC-DC电源18、数据采集控制仪19、变频器20、天线15；油箱1中设置有柱塞泵2、液位计25、加油口5、温度传感器27、液位传感器28；柱塞泵2的一端与变频电机14连接，另一端与油路A3、油路B4相连接，油路A3、油路B4分别与阀块9、单向阀10、电磁换向阀11、溢流阀6相通；所述的阀块9上设置有出油口A7、出油口B8；并分别通过进油管41、回油管42与穿心式千斤顶或前卡式千斤顶44上设置的进油孔40、回油孔29相通；由一台计算机43，控制两个以上本装置同时工作。所述的穿心式千斤顶是在油缸39中设置有活塞38，活塞38中设置有穿心套37，穿心套37左前端依次设置有工具锚组件33、限位板34，穿心套37后端设置有限位螺母36；所述的油缸39的左前顶端设置有保护罩31，保护罩31中上端设置有位移传感器32，下端设置有压力传感器35，传感器通过数据连接线24与数据采集控制仪19相连；所述的数据采集控制仪19通过天线15接收来自计算机43的控制信号，并启动变频电机14工作，而且实时采集来自传感器的信号发送至计算机；液压装置上的进油管41、回油管42直接连接到前卡式千斤顶44上的进油孔40、回油孔29进行锚下预应力验收评估检测。

具体实施时，首先组装及安装好穿心式或前卡式千斤顶，连接好穿心式或前卡式千斤顶上压力传感器35、位移传感器32上的信号数据连接线24，用油管连接好液压***和穿心式千斤顶或前卡式千斤顶，接通电源。打开计算机43，通过WIFI无线功能传输到数据采集控制仪19，连接好无线网口。

准备工作结束以后，开始张拉或检测。

计算机43打开张拉检测控制分析软件，输入必要参数数据，如张拉工程信息、张拉应力值，电机频率、持荷时间；检测时的最大应力值，最小应力值，电机转速、流量输出；输入完毕以后点击确定，控制信息通过连接到计算机43的无线网口发送到油箱1上方的数据采集控制仪19上。数据采集控制仪19通过天线15接收到来自计算机43的控制信号，启动变频电机14工作，在变频电机14工作以后，打开电磁换向阀11，液压油被柱塞泵2，由油路A3压入电磁换向阀11，经出油口A7将油压入千斤顶的进油孔40，进入油缸39，推动活塞38顶出，活塞38带动工具锚组件33向前移动，钢筋通过工具锚组件33固定在夹片中，当计算机软件中采集到张拉目标力值后，计算机43中自动发送指令到数据采集控制仪19上，指令变频器20降低变频电机14转速，同时指令电磁换向阀11换向至中位，切断油路A3经电磁换向阀11、进油管41到千斤顶的油压，利用油缸39到出油口A7内的反压打开单向阀10，进行目标力值范围内的持荷保压、补压，与此同时，数据采集控制仪19通过数据连接线24采集到安装在千斤顶上的位移传感器32和压力传感器35两个数值信号，数据以无线的方式反馈到计算机43软件中，软件通过数值信号的反馈进行各项指令的控制和处理。计算机43发送指令到本装置内的控制箱21可以打开、关闭电源，可在出现异常的时候，实现报警和保险。

当施工员要对锚下预应力筋进行单孔张拉或验收评估检测时，直接通过进油管41、回油管42连接到前卡式千斤顶的进油孔40和回油孔29上，将单根钢绞线从前卡式千斤顶的工具夹片44-1和穿心套B44-7中穿过，因前卡式千斤顶是由活塞B44-6及顶座44-3组成的“不动体”，油缸B44-5、穿心套B44-7组件、工具夹片44-1组成的“运动体”，采用的是双油路的结构形式，在油压的作用下，运动体相对于不动体运动，实现单孔张拉和检测，在变频电机以设定好的频率工作以后，打开电磁换向阀11，液压油被柱塞泵2，由油路A3压入电磁换向阀11，经出油口A7将油压入前卡式千斤顶的进油孔40，进入油缸44-5，推动油缸44-5向后运动，同时工具夹片44-1夹紧钢绞线，拉动钢绞线向后缓慢移动，数据采集控制仪19实时采集前卡式千斤顶上位移传感器32、压力传感器35的数值信号，通过天线15发送到计算机43中，当计算机软件得到所需锚下预应力值后，即发送指令到数据采集控制仪19，打开电磁换向阀11，液压油由出油口B8压入到千斤顶回油孔中，带动油缸B44-5回程，并松开工具夹片44-1，钢绞线退出千斤顶。

Claims

1.一种锚下预应力智能同步张拉检测装置，包括油箱（1）、柱塞泵（2）、电磁换向阀（11），其特征在于：在油箱（1）的后上方设置有控制箱（21）、控制箱（21）上分别设有AC-DC电源（18）、数据采集控制仪（19）、变频器（20）、天线（15）；油箱（1）中设置有柱塞泵（2）、液位计（25）、加油口（5）、温度传感器（27）、液位传感器（28）；柱塞泵（2）的一端与变频电机（14）连接，另一端与油路A（3）、油路B（4）相连接，油路A（3）、油路B（4）分别与阀块（9）、单向阀（10）、电磁换向阀（11）、溢流阀（6）相通；所述的阀块（9）上设置有出油口A（7）、出油口B（8）；并分别通过进油管（41）、回油管（42）与穿心式千斤顶或前卡式千斤顶（44）上设置的进油孔（40）、回油孔（29）相通；由一台计算机（43），控制两个以上本装置同时工作。

2.根据权利要求1所述的锚下预应力智能张拉检测装置，其特征在于：所述的穿心式千斤顶是在油缸（39）中设置有活塞（38），活塞（38）中设置有穿心套（37），穿心套（37）左前端依次设置有工具锚组件（33）、限位板（34），穿心套（37）后端设置有限位螺母（36）。

3.根据权利要求2所述的锚下预应力智能张拉检测装置，其特征在于：所述的油缸（39）的左前顶端设置有保护罩（31），保护罩（31）中上端设置有位移传感器（32），下端设置有压力传感器（35）。

4.根据权利要求1所述的锚下预应力智能张拉检测装置，其特征在于：位移传感器（32）、压力传感器（35）通过数据连接线（24）与数据采集控制仪（19）相连；所述的数据采集控制仪（19）通过天线（15）接收来自计算机（43）的控制信号，并启动变频电机（14）工作，而且实时采集来自传感器的信号发送至计算机。

5.根据权利要求1所述的锚下预应力智能张拉检测装置，其特征在于：液压装置上的进油管（41）、回油管（42）与前卡式千斤顶（44）上设置的进油孔（40）、回油孔（29）相通；进油孔（40）的下方设置有压力传感器（35）所述的前卡式千斤顶（44），是在油缸B（44-5）中设置有活塞B（44-6），活塞B（44-6）中设置有穿心套B（44-7），穿心套B（44-7）的右端设置有工具夹片（44-1），穿心套B（44-7）的右端外圈与工具夹片（44-1）的外圈上设置有夹片套（44-2）；所述的活塞B（44-6）的右顶端设置有顶座（44-3），顶座（44-3）的下方与位移传感器（32）上的位移器连接杆（44-4）相连。

6.根据权利要求1所述的锚下预应力智能张拉检测装置，其特征在于：所述的变频器（20）是通过通讯端口与数据采集控制仪（19）相连，接收频率指令，对变频电器进行转速调节，启动和停止变频电机（14）工作。