全自動預應力張拉裝置的製作方法
2023-10-06 19:35:19 1
專利名稱：全自動預應力張拉裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及土木工程中對預應力構件進行預應力處理的裝置，具體為一種全自動預應力張拉裝置。
背景技術：
目前在土木工程領域中對預應力構件進行張拉時採用的最傳統的預應力張拉系統是由油泵驅動千斤頂進行張拉，由油泵壓力表讀數控制張拉力，人工測量控制預應力筋張拉伸長值，存在下列缺陷1)張拉力與壓力表的標定誤差和壓力表讀數誤差較大；2)壓力表讀數不穩定，難以精確讀數，讀數速度慢，由壓力表讀數需換算才能知道張拉力的大小，形不成張拉力的直觀概念，對控制張拉不方便；3)加壓控制操作誤差大，解析度低，難於精確控制張拉力；4)人工用測量工具測量預應力筋張拉伸長值也存在讀數誤差大，測量過程慢，信息反饋不準確；5)張拉千斤頂、油泵與壓力表的標定所需次數多，標定結果不易保持，標定所需費用高，壓力表易損壞；6)施工記錄人工填寫，難以保證真實性。總之，效率低、精度低，無法自動實現預應力筋張拉伸長值與張拉控制應力的雙重控制。張拉控制應力以及預應力筋張拉伸長值控制不準確是引起預應力結構產生裂紋，有時是導致預應力結構經常產生過大變形以至造成結構失效或報廢的主要原因，也時有預應力筋拉斷的嚴重事故出現，甚至出現傷人致死的事故。
現有技術中有具有一定自動顯示控制功能的張拉裝置，如專利號為00262315.3的專利技術，其包含力傳感器、位移傳感器和顯示控制儀，將力傳感器感知的張拉力信號和位移傳感器感知的位移信號(即預應力筋張拉伸長值)輸入到顯示控制儀內，由顯示控制儀在相應軟體支持下對張拉力和預應力筋的伸長值進行顯示和控制，當達到設定的張拉力和預應力筋伸長值時，裝置可進行報警，人工停止加壓。但上述的張拉裝置在控制上為開環控制，即加壓操作仍為人工進行，仍存在加壓操作控制誤差大，難於精確控制張拉力的不足和缺陷；同時，也給裝置的操作和使用帶來不便。
發明內容
本實用新型解決現有預應力張拉裝置開環控制所造成的加壓操作控制誤差大，難於精確控制張拉力的問題，提供一種全自動預應力張拉裝置，並只以提供該裝置的硬體結構為目的。
本實用新型是採用如下技術方案實現的全自動預應力張拉裝置，包含由油泵驅動的張拉千斤頂、力傳感器、位移傳感器和張拉裝置的控制總成，在油泵供油油路中設有受張拉裝置控制總成控制的電磁閥。本實用新型中油泵驅動的張拉千斤頂是現有預應力件張拉過程中所使用的傳統的千斤頂；力傳感器的結構在00262315.3的專利文獻中已有清楚、完整的公開和描述，當然本實用新型中的力傳感器也可以採用其它的結構；位移傳感器是現有的公知產品，從功能上可分為差動式、信號發射式等，從結構上可分為接觸式、非接觸式，其安裝、固定、使用等都屬公知的技術內容，對此本實用新型未作描述，本實用新型中的位移傳感器引用在裝置中，用於將千斤頂的位移(即預應力筋的伸長值)轉變為電信號輸入裝置控制總成；電磁閥可採用伺服閥、數字閥等。張拉裝置的控制總成的硬體結構採用可編程控制器PLC，可編程控制器PLC是現有成熟的公知計算機硬體結構、裝置，其基本包含了對信號特別是模擬電信號從採集、轉換、處理、存貯、顯示、驅動到控制輸出等過程所需的全部硬體結構，甚至還包含遠程通訊與控制結構和功能，本實用新型選用可編程控制器PLC作為裝置控制總成的硬體主體使裝置製造簡單，力傳感器、位移傳感器輸出的模擬電信號接入可編程控制器的模擬信號輸入端，可編程控制器PLC的控制輸出端與油泵油路中的電磁閥的控制端相接。將設定的張拉力值及預應力筋的伸長值通過可編程控制器的人機界面輸入可編程控制器，按下開始鍵，張拉裝置開始工作，當張拉控制應力或預應力筋的伸長值達到所需值時，控制總成控制和驅動電磁閥關閉，裝置自動停止張位，張拉力和預應力伸長值自動存貯、列印記錄，代替人工記錄。
本實用新型在現有技術的基礎上通過電磁閥實現了張拉裝置的閉環控制，不但實現了張拉裝置的全自動控制，使整個預應力張拉過程只需一次按鍵就可完成，從而降低勞動強度，提高安全性，而且，整個張拉過程基本擺脫了人為操作因素，大大提高了張拉精度。本實用新型是計算機與控制技術在土木工程領域的應用，具有極強的領域特點，在土木工程預應力處理領域與現有技術相比，在結構上由於其閉環控制結構而具有突出的實質性特點，在效果上體現在自動化控制程度以及張拉精度方面都產生顯著的進步。
本實用新型所述的全自動預應力張拉裝置進行預應力張拉施工可保證張拉精度在1％的範圍內，較傳統的張拉機具(千斤頂、油泵和壓力表控制張拉)和現有的張拉裝置大大提高了預應力結構的張拉精度，能很好的保證設計意圖。可使整個張拉過程自動化、數位化，並可實現預應力施工的遠程通訊與控制，可以克服採用常規張拉施工工藝的多種缺陷，保證預應力結構施工快速、安全、準確、按照相應規範規程的控制要求進行張拉。能夠在達到張拉控制應力或超出預應力筋張拉伸長值的控制範圍時自動停止張拉，張拉力和預應力筋伸長值自動列印記錄可代替人工記錄，大大減少了人工參與並提高了精度與施工驗收報告的可信度，利用該張拉裝置可進行張拉過程的全自動控制。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為力傳感器外部結構示意圖；圖3為力傳感器內部結構示意圖；圖4為力傳感器上的應變片的連接結構圖；圖5為裝置控制總成即採用的可編程控制器PLC的原理圖；具體實施方式
全自動預應力張拉裝置，包含由油泵7驅動的張拉千斤頂5、力傳感器4、位移傳感器6和張拉裝置的控制總成9，在油泵供油油路中設有受張拉裝置控制總成控制的電磁閥8。
位移傳感器6固定於千斤頂5的下面，其電信號輸出端用導線與控制總成的信號輸入端相連接；力傳感器4的電信號輸出端也通過導線與控制總成的信號輸入端相連接。
可採用如下結構的力傳感器。力傳感器4由其外表面固定有應變片11的力傳感彈性件12、位於力傳感彈性件內其上有預應力筋孔13的頂頭14構成。力傳感器上固定的應變片為八片，八片應變片呈橋式聯接。力傳感器的力傳感彈性件的內側和頂頭的端部分別設有凸起16、17，用於頂頭行程的限位。
圖1中，1為預應力筋，用以承擔張拉力，是控制對象； 2為錨具，用以錨固預應力筋，防止預應力筋的回縮；3為預應力構件，在預應力構件的端部將單束或多束預應力筋穿在錨具中。
該預應力張拉裝置使用時，力傳感器4和千斤頂5分別排列在預應力構件上的錨具後面，預應力筋1分別穿過力傳感器和千斤頂。為使用方便，力傳感器4可固定於千斤頂5的端部，將力傳感器與千斤頂製成一體。
位移傳感器6為差動式傳感器時可選用FX-61型號，位移傳感器6為超聲波傳感器時可選用CS-Y1型。電磁閥8採用三位四通電磁換向閥時選用34**-H6B-T*或者34D*-B6C-T型號，採用電液伺服閥時，選用YF741或者YJ或者DYF1型。
使用時首先通過控制總成(可編程控制器)的人機界面輸入設定的張拉應力值和預應力筋的伸長值，千斤頂在拉伸預應力筋時，對力傳感器形成壓力，使力傳感彈性元件產生變形，其上的應變片的電阻值隨壓力成線性變化，並將該電阻上的電壓信號輸入控制總成，位移傳感器也將感知的千斤頂的位移量輸入控制總成，在相應軟體的支持下，對上述的壓力和位移信號進行數據處理、存儲並同步顯示，並將張拉應力和預應力筋的伸長值的對應值列印出來，當張拉應力達到預先的設定值和預應力筋的伸長值達到預先的設定範圍時，控制總成的聲光報警電路報警，並自動讓油泵停止加壓。千斤頂在擠壓力傳感器的力傳感彈性件的同時向前頂力傳感部件的頂頭，使該頂頭錨固錨具2的夾片，使錨具夾緊預應力筋，防止預應力筋的回縮，力傳感器的頂頭完全起到現有千斤頂對錨具的錨固作用。
權利要求1.一種全自動預應力張拉裝置，包含由油泵(7)驅動的張拉千斤頂(5)、力傳感器(4)、位移傳感器(6)和張拉裝置的控制總成(9)，其特徵為在油泵供油油路中設有受張拉裝置控制總成控制的電磁閥(8)。
2.如權利要求1所述的全自動預應力張拉裝置，其特徵為力傳感器(4)由其外表面固定有應變片(11)的力傳感彈性件(12)、位於力傳感彈性件內其上有預應力筋孔(13)的頂頭(14)構成。
3.如權利要求2所述的全自動預應力張拉裝置，其特徵為力傳感器上固定的應變片為八片，八片應變片呈橋式聯接。
4.如權利要求2或3所述的全自動預應力張拉裝置，其特徵為力傳感器的力傳感彈性件的內側和頂頭的端部分別設有凸起(16)、(17)。
5.如權利要求1、2所述的全自動預應力張拉裝置，其特徵為力傳感器(4)可固定於千斤頂(5)的端部，將力傳感器與千斤頂製成一體。
6.如權利要求1或2所述的全自動預應力張拉裝置，其特徵為張拉裝置的控制總成的硬體結構採用可編程控制器PLC。
專利摘要本實用新型為全自動預應力張拉裝置，包含由油泵驅動的張拉千斤頂、力傳感器、位移傳感器和張拉裝置的控制總成，在油泵供油油路中設有受張拉裝置控制總成控制的電磁閥。本實用新型所述的全自動預應力張拉裝置進行預應力張拉施工可保證張拉精度在1％的範圍內，較傳統的張拉機具(千斤頂、油泵和壓力表控制張拉)和現有的張拉裝置大大提高了預應力張拉的精度，能很好的保證設計意圖。並可使整個張拉過程自動化、數位化，並可實現預應力施工的遠程通訊與控制，張拉力和預應力筋伸長值自動列印記錄可代替人工記錄，大大減少了人工參與並提高了精度與施工驗收報告的可信度，利用該張拉裝置可進行張拉過程的全自動控制。
文檔編號E04G21/12GK2617862SQ0321458
公開日2004年5月26日 申請日期2003年1月9日 優先權日2003年1月9日
發明者李珠, 郭全全, 王顯耀, 賈敏智 申請人:李珠