CN102877419B - 预应力施工系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁施工装置，特别是指一种预应力施工系统。包括至少两组张拉装置，每组张拉装置包括液压站、换向阀组、千斤顶、A/D采集模块、PLC控制器、人机界面，各组张拉装置中的PLC控制器电连接，由液压站泵出的压力油经由换向阀组输出到千斤顶，千斤顶产生的压力信号经由A/D采集模块传递给PLC控制器，PLC控制器输出控制信号控制换向阀组的换向、并输出到人机界面进行显示；张拉装置为偶数组，其中还包括直接测力装置、摩阻试验装置、安防装置。本发明解决了现有技术存在的测量精度低等问题，具有测量精度高、安全防护性好、维护成本低等优点。

Description

预应力施工系统

技术领域

本发明属于桥梁施工装置，特别是指一种预应力施工系统。

背景技术

桥梁预应力张拉精度受到测力方式、管道摩组系数、温度效应等诸多因素的影响，预应力张拉精度是决定预应力结构安全与正常运营的首要条件，一旦预应力张拉精度失控，会造成不可避免的工程事故。

目前少部分厂家研制了公路预应力张拉自动控制系统，基本上只具备张拉功能，不具备多功能预应力施工的其它功能。

目前市场上存在的公路预应力张拉自动控制系统测力方式是采用在供油端单点测量液压系统压力转换为张拉力的方式。即只在泵站出油口安装压力传感器或液压系统管路中安装压力表，根据液压传感器反馈的压力数值及压力表显示的数值，然后按照压力与张拉力的对照表，换算出张拉力，一旦测量传感器或者电磁阀发生故障，系统就会失控。力的数值没有上传，轻者张拉力施加不足造成施工质量不达标，重者可能拉断预应力钢束，造成梁体损坏甚至人身伤亡。上述设备且无法解决千斤顶摩阻变化的影响，需要频繁进行标定。由于受油温及千斤顶摩阻影响较大，存在着测量精度低，可靠性差，长期使用稳定性不好等诸多缺陷。

预应力管道摩阻损失是后张预应力混凝土梁的预应力损失的主要部分之一，对它的准确估计将关系到有效预应力是否能满足梁体使用要求，影响着梁体的预拱变形等。过高的估计会使得预应力张拉过度，导致梁端混凝土局部破坏或梁体预拉区开裂，且梁体延性会降低；过低的估计则不能施加足够的预应力，进而影响桥梁的承载能力、变形和抗裂度等。预应力管道摩阻损失的准确与否都是关系到工程完工后使用时安全的很重要的因素。

工程中对管道预应力摩阻损失采用摩阻系数来表征，虽然现行设计规范给出了一些建议的取值范围，并不考虑预应力钢绞线的数量、张拉力的吨位、曲率半径的影响。预应力管道摩阻损失与管道材料性质、力筋束种类以及张拉工艺等有关，相差较大。

但是实际上，当孔道曲率半径较小时，预应力钢绞线在同样的张拉控制力下，产生的径向作用很大，预应力钢绞线有陷入孔道内壁的趋势，将增大摩阻系数。此外，随着预应力钢绞线根数的增加，沿小曲率半径布置的钢绞线受力不均匀，预应力钢绞线之间、钢绞线与孔道壁之间的摩阻也将有所不同，这些因素都将引起摩阻系数的增大，直接导致的就是预应力损失增大。从而实际张拉应力超过了设计可调整的最大张拉应力，最后只能采取在原有根数的基础上增加预应力筋数量的方法来保证梁体预应力达到设计要求，增加预应力筋根数会导致预算与工程前期预算成本出入较大，造成工程预算不准确，也相当于占用了其它部分的资金，会给施工工程造成一系列因资金缺少而产生工程周期延长。也有个别梁型只能降级使用，这种情况的发生给工程埋下了安全隐患。摩阻系数的准确度直接影响到梁的耐久性、安全性、刚度及预拱度等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可对张拉系统进行直接测力，可进行摩阻试验并具有安防功能的预应力施工系统。

本发明的整体技术构造是：

预应力施工系统，包括至少两组张拉装置，每组张拉装置包括液压站、换向阀组、千斤顶、A/D采集模块、PLC控制器、人机界面，各组张拉装置中的PLC控制器电连接，由液压站泵出的压力油经由换向阀组输出到千斤顶，千斤顶产生的压力信号经由A/D采集模块传递给PLC控制器，PLC控制器输出控制信号控制换向阀组的换向、并输出到人机界面进行显示；张拉装置为偶数组，其中还包括：

A、直接测力装置：包括设置于千斤顶一侧的测力环；

B、摩阻试验装置：包括预埋于预应力梁的A、B两端的A端喇叭体以及B端喇叭体，穿设于预应力梁的孔道内且两端由A端喇叭体以及B端喇叭体伸出的预应力筋；在A端喇叭体以及B端喇叭体的外端口表面由内向外对应设有测力环、约束板，相邻两组张拉装置中的千斤顶分别顶压于A端喇叭体以及B端喇叭体的外侧的约束板外侧，测力环、约束板、千斤顶的中心孔同轴设置；预应力筋的两端由锚具固定于千斤顶的外侧，其中部穿过测力环、约束板、千斤顶的中心孔后将其轴向顶压于A端喇叭体以及B端喇叭体的外表面，预应力筋的外表面与A端喇叭体、B端喇叭体、测力环、约束板、千斤顶的中心孔均为间隙配合；

C、安防装置：在换向阀组与千斤顶的连接油路中设有模拟油表传感器，该模拟油表传感器的输出接A/D采集模块。

由于摩阻试验装置具有摩阻测试功能，能对影响张拉精度的管道摩阻系数进行准确测试。根据测出的数据可以更准确的缩小摩阻系数的范围，突破传统的单一梁体，摩阻系数是固定值的界限，能准确的测出每个孔道的摩阻系数，给每个孔道的控制张拉力提供了更准确的依据，可以对现有的数据进行修正，避免了由于孔道曲线度不同，摩阻系数相同而引起的控制张拉力不准确的问题。

由于安防装置的采用，既有测力环10的直接显示，也有模拟油表传感器的实测数据显示，两个显示的结果相互对比，相互参照，张拉过程中，只要以上两者之一显示不在设定的范围之内，系统可及时发出报警信号，提示操作人员检查油压、电气系统。在正常工作的情况下，两个仪表显示的数值是一致的，系统即可安全运行，就可以确保系统正常的进行张拉作业，起到了安全双保护的作用。

本发明的具体技术构造还有：

液压油温度测控系统也是影响预应力准确度及设备安全的关键因素。在夏季高温条件下施工时，高温会使泵站油温上升很快，油温升高，当超过60℃时，存在如下问题：

1、油液会高温氧化，产生胶质和沥青等杂质，堵塞液压元件中的小孔和缝隙，导致压力阀调压失灵，泄流阀不稳定和方向阀卡死不换向，金属管路伸长变弯，甚至破裂等多故障。

2、油液粘度会降低，液压油会变得很稀，泄漏量增加，液压阀的阀芯等移动部位的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，磨损加剧，系统发热，液压系统的寿命急剧降低。油路内泄非常严重并与标定时的摩阻有较大的差别，甚至造成泵站压力打不上去，无法正常施工作业。

3、引起热变形，使热膨胀系数不同的相对运动零件之间的间隙变小，甚至卡死，使之失去工作能力。

4、橡胶密封件会产生软化，膨胀和硬化、龟裂等变形，降低了它的使用寿命，丧失密封性能，造成泄漏，泄漏又进一步发热，促进温度升高。

5、油的空气分离压降低，油中溶解空气溢出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。

以上油温过高产生的问题，会使液压站的工作能力降低甚至不工作。相反，冬季寒冷条件下施工时，由于油温过低会产生如下问题：

1、油温过低，粘度大，导致泵等执行元件起动困难，泵还会有吸空现象。粘度大，油液流动性差，油液及千斤顶摩擦阻力大、工作效率低；

2、油温过低，也会影响密封性能，使密封出现硬化现象，同样会出现漏油现象；

3、油温过低，油液的润滑性、抗泡性、过滤性、空气释放性都将下降，对系统都有一定的伤害。

本发明中为了对系统温度进行调节，确保张拉系统作业正常进行。增加了油温控制装置，可以根据地域不同，智能地对油温进行调节。其结构如下，智能油温控制装置包括装配于液压站上的加热器、冷却风扇以及设于液压站油路中的温度传感器。

现在的公路预应力张拉自动控制系统对千斤顶的回油没有采取措施，或者是采取的措施不理想（有的在回油油路上安装了一个防爆弹片，防爆弹片一旦变形，就不起作用）千斤顶回油端的压力得不到控制，千斤顶回油时，不知千斤顶回油是否到位。采用目测的方法或位移传感器是否回位的方法进行判断，容易造成千斤顶回油不足，或过度回油。千斤顶回油不足，就造成在下次张拉时，张拉的行程及张拉力不足。千斤顶过渡回油，容易损坏千斤顶，大大的缩短了千斤顶的使用寿命，增大了施工方的施工成本。位移传感器一旦损坏，千斤顶活塞回位量就无法控制，当活塞已经完全回到位后，因没能及时卸荷，使回油压力急剧增加，造成千斤顶设备后端盖被爆裂的情况，严重的情况可以危及到人身安全。

为了使得张拉过程自动化，在回油油路上增加了回油传感器设计，对系统起到了过载保护功能。系统根据回油传感器的压力值及千斤顶的伸长值判断回顶是否到位，实现了回顶双控控制，可以有效的防治回油压力过高（超过20MPa）损坏千斤顶。系统自动判断，自动检测回油压力信号大于设定压力值时，给出报警警示，千斤顶不再回油。当活塞完全回到位后，保证油压稳定在安全值内，确保千斤项不会被损坏。上述回油传感器优选的安装方式是，回油传感器设于换向阀组与千斤顶之间的油路中。

为更好地测量千斤顶的张拉位移量，优选的结构设计是，预应力施工系统还包括一位移测量装置，该位移测量装置包括设置与千斤顶上的位移传感器9。

为对设备特征信号（压力、温度等）进行检测、分析处理，利用特征信号进行故障诊断。结合系统运行的历史和现状，对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析，性能评估提供基础数据。优选的结构设计是，还包括一在线监测与故障诊断装置，该装置包括：

A、温度传感器通过温度模块输出温度信号到A/D采集模块；

B、回油传感器输出压力信号到A/D采集模块；

C、直接测力装置中的测力环输出的压力信号通过显示仪表输送到人机界面18；

D、设于千斤顶上的位移传感器输出位移信号至A/D采集模块。

为在施工过程中对桥梁拱度进行精确的测量，为张拉力的精度及张拉后梁体的质量提供有效保障。优选的结构设计是，预应力施工系统还包括一拱度测量装置，该拱度测量装置输出接平板电脑。该拱度测量装置装置包括如下结构：

A、底部置于梁型基础表面、且纵向设置的立柱，与立柱顶部固定的横向支撑臂；

B、安装于横向支撑臂前部的位移传感器，位移传感器的伸出杆向下延伸并位于梁型的待测部位上方。

为方便拱度测量装置适应不同的梁型，优选的结构设计是，拱度测量装置中立柱及横向支撑臂采用套管结构，且套管结构上设有长度调整机构及定位构件。

可以显而易见的是，上述长度调整机构及定位机构可以方便地采用多种现有技术，并不脱离本发明的实质。其中包括但不局限于采用丝杠丝母机构、液压缸机构、销孔销轴结构等。其中较为常见和优选的结构是，所述的立柱及横向支撑臂上设有的长度调整机构及定位构件选用丝杠丝母机构。

横向支撑臂包括自前向后套装螺纹配合的第一连接杆以及横向套筒，第一连接杆上设置有第一螺母。

立柱包括位于其上、下两端的上套筒以及下套筒，两端分别与上套筒及下套筒相邻端连接的第二连接杆，分别套装设置于第二连接杆上、下两端的上螺母以及下螺母。

为实现横向支撑臂与立柱之间的连接牢固，保证工作状态的稳定和所测数据的准确。优选且较为常见的技术方案是，还包括一斜向支撑板，斜向支撑板两端分别与横向支撑臂的后部及立柱上部连接并形成三角形支撑结构。

为保证立柱底部与梁型基础之间的连接牢固，以保证支撑机构的稳定性。优选的技术方案是，所述的立柱底部连接有底座板，底座板置于梁型基础的上表面。

为进一步保证立柱与底座板之间的连接可靠性，较为优选且常见的技术方案是，所述的立柱底部通过沿其径向设置的支撑筋板与底座板固定连接。

传感器优选的安装方式是，所述的横向支撑臂设有位移传感器安装座，位移传感器通过位移传感器安装座与横向支撑臂的第一连接杆固定连接。

为方便对系统中的故障进行监测，优选的结构设计是，预应力施工系统还包括一语音播报装置，该装置包括与PLC控制器电连接的平板电脑，与平板电脑的输出相连的功率放大器、以及与功率放大器连接的喇叭。因其电路结构属于常规的报警电路设计，在此不再赘述其具体结构。

测力环10包括分别对应设于A端喇叭体56以及B端喇叭体59外侧的A端测力环以及B端测力环；所述的约束板包括对应设于A端测力环以及B端测力环外侧的A端约束板以及B端约束板；所述的千斤顶包括对应设于A端约束板以及B端约束板外侧的A端千斤顶以及B端千斤顶，测力环与对应的千斤顶直接通过第一螺栓固定。

为保证张拉时测力环能够将千斤顶的作用力直接传递给A端喇叭体以及B端喇叭体，不至于顶压到预应力梁的梁体上致其损坏。优选的技术方案是，测力环与A端喇叭体以及B端喇叭体相邻端面的外径不大于对应的A端喇叭体以及B端喇叭体的外径。

所述的锚具包括分别对应设于A端喇叭体、B端喇叭体外侧千斤顶的外端的A端工具锚板以及B端工具锚板，以及对应设于A端工具锚板以及B端工具锚板外侧、并作用于预应力筋两端的A端工具夹片以及B端工具夹片。

为保证预应力筋是以直线的方式穿过喇叭体和测力环，所述的约束板的中心孔直径等于预应力梁的孔道直径。

安防装置中模拟油表传感器可以采用多种安装方式，均不脱离本发明的实质，优选的安装方式如下，安防装置中的模拟油表传感器通过三通管接头及进油管路接于换向阀组与千斤顶的出顶油口之间。

智能油温控制装置优选的结构设计如下，加热器通过加热器座固定于液压站顶板上，冷却风扇通过安装座固定于液压站侧板上，温度传感器通过温度传感器安装座焊接于液压站侧板上。

其中更为优选的结构设计是，智能油温控制装置中的加热器座焊接于液压站顶板上，加热器座上开设螺孔，加热器通过螺孔与加热器座连接；安装座焊接于液压站侧板上，冷却风扇通过第三螺栓与安装座连接为一体，温度传感器安装座焊接与液压站侧板上，温度传感器与温度传感器安装座通过螺孔连接。

回油传感器优选的安装方式如下，回油传感器通过三通管接头及回油管路接于换向阀组与千斤顶的回顶油口之间。

位移传感器优选的安装方式如下，位移传感器通过第二螺栓与位移传感器座连接固定，位移传感器座焊接与千斤顶上，位移传感器拉线头与拉杆装置通过销轴连接在一起，导轨通过螺钉与位移传感器座固定，千斤顶活塞缸体与导轨头之间连接有弹簧。

更为优选的结构设计是，位移传感器通过第四螺栓与位移传感器安装座固定，位移传感器安装座通过第五螺栓与横向支撑臂的第一连接杆固定连接。

本发明的工作原理如下：

从液压站泵出来的液压油分别经过不同的油路流经独立的四个换向阀组，进入各自对应的千斤顶，换向阀组与千斤顶连接的液压油路中安装有模拟油表传感器和回油传感器，将千斤顶的压力信号分别送至A/D采集模块，千斤顶上安装有位移传感器，可将千斤顶的位移信号传送到A/D采集模块。A/D采集模块把采集到的数据经过处理后发送到PLC控制器。换向阀组的动作经由控制信号传输线路传送到PLC控制器。PLC控制器把控制信号传输线路的控制信号及由A/D采集模块的数据进行编程处理，PLC控制器之间可以通信。

PLC控制器通过控制信号传输线路对换向阀组的分别控制可实现各千斤顶的加压、卸压及保压；各PLC控制器把处理好的信号经由各自的数据线传到人机界面，操作者在人机界面就可以设定张拉方式、张拉力、持荷时间等参数，启动张拉设备，系统将自动完成张拉。

1、测力环与摩阻试验装置

系统中每两个液压站及其换向阀组及所配套的千斤顶及其测力装置就可以实现摩阻试验的功能。测力环的信号经由显示仪表，把数据传输到人机界面对力值进行处理，在人机界面上进行直接显示。

2、安防系统

模拟油表传感器及测力环可以确保张拉系统的安全性。模拟油表传感器测出的力经信号传输线路传到A/D采集模块，A/D采集模块把数据处理后传给人机界面与直接测力传感器测出的力相互比较、相互复核、互为印证，实现安全防护功能，可以实现多点多传感器数据印证。

3、在线检测与故障诊断系统

在线监测的原理就是把温度传感器的温度信号参量通过温度传感器传输线路送给温度模块，再送至A/D模块，经过处理后送给PLC控制器进行编程处理后送至人机界面；

把模拟油表传感器压力信号通过模拟油表传感器传输线路送给A/D模块;经过处理后送给PLC控制器进行编程处理后送至人机界面；

把回油传感器压力信号通过回油传感器传输线路送给A/D模块;经过处理后送给PLC控制器进行编程处理后送至人机界面；

把测力环的力信号通过线路送给显示仪表,再送给人机界面；

把位移传感器产生的位移信号通过线路送给A/D模块,经过处理后送给PLC控制器，进行编程处理后送至人机界面；

把温度传感器、压力传感器、测力环、位移传感器反映的设备状态参量经由各自的信号传输线路传给各自的A/D模块，经过处理后传给PLC控制器进行编程处理，送至人机界面，再与根据历史数据和经验确定的值参数进行比较，就可以判断设备的状态情况。

4、语音播报装置

平板电脑及功率放大器、喇叭可以实现预应力施工系统的语音播报功能。

5、拱度测量装置

平板电脑把经拱度测量装置测出的垂向距离信号进行处理，显示，可以实现预应力施工系统的拱度测量功能。

6、安装回油传感器：

加装回油传感器及其信号传输线路，千斤顶的回油端的回油压力得到了控制，千斤顶回油是否到位可以根据A/D采集模块采集到的回油压力信号进行分辨。

7、智能油温控制装置：

液压站上装有冷却风扇及加热器及温度传感器，可将液压站的温度信号经由温度信号传输线路传到温度模块，PLC控制器对温度模块采集到的数据进行编程处理，可以实现液压系统的温度控制，油温低于设定温度系统启动加热器，油温高于设定温度的高点，系统自动启动冷却风扇，实现对系统液压油的温度控制。

在系统液压油路中安装有压力传感器、测力环10及位移传感器9，确保了张拉力和张拉位移的精度，具有张拉精度高、智能化程度高、张拉效率高等特点。该系统采用了液压集中控制，两端平衡和同步自动张拉，实时显示、记录、存储张拉过程中的技术数据，实现了信息化数据联网管理功能。

本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：

一、由于本发明采用了以测力环为核心的直接测力技术，测量张拉力的方式不需经过人工换算，能高精度进行测力，能直接读出力传感器力的数值，数值显示直观准确。

二、由于本发明采用了摩阻试验装置，能准确的测出每个孔道的摩阻系数，给每个孔道的控制张拉力提供了更准确的依据，可以对现有的数据进行修正，避免了由于孔道曲线度不同，摩阻系数相同而引起的控制张拉力不准确的问题。根据实测的摩阻系数一是可以对张拉力及管道进行调整，将设计张拉力准确施加至梁体，进而核算出预应力束道的理论伸长量，确实做到双控；二是可以检验设计所取计算参数是否正确，防止计算预应力损失偏小，给结构带来安全隐患；三是可检验管道及张拉工艺的施工质量；四是通过对每个梁体所有孔道的测试，为《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011和《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002摩阻系数的修改提供科学依据。五是采用穿心式直接测力装置进行试验，试验的结果不受张拉千斤顶的影响，提高了测试数据的可靠性和准确性。

三、由于本发明采用安防装置，可以与测力环的实测数据进行互相对比和验证，确保系统正常的进行张拉作业，起到了安全双保护的作用。

四、由于本发明采用了在线监测与故障诊断装置，可结合系统运行的历史和现状，对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析，性能评估提供基础数据。同时可降低设备突发故障和维修费用，提高设备运行的可靠性，延长设备使用寿命，保障设备的安全稳定生产，降低维修成本和提高经济效益。

五、由于本发明采用了拱度测量装置，从根本上改变了目前拱度的测量方式，为后期的施工工程提供了准确的数据，精确的测量能保证工程的质量，测量出的数据能直接上传至人机界面，实现和其它测量参数的统一管理，结构简单可靠，只需要一个人员即可实现其操作。

六、系统中回油传感器的结构设计，对系统起到了过载保护功能。系统根据回油传感器的压力值及千斤顶的伸长值判断回顶是否到位，实现了回顶双控控制，可以有效的防治回油压力过高（超过20MPa）损坏千斤顶。系统自动判断，自动检测回油压力信号大于设定压力值时，给出报警警示，千斤顶不再回油。当活塞完全回到位后，保证油压稳定在安全值内，确保千斤项不会被损坏。

七、智能油温控制装置的采用，可以根据地域不同，智能地对系统温度进行调节，确保张拉作业正常进行。

附图说明

本发明的附图有：

图1是本发明的原理图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图2中的A部局部放大图。

图4是本发明的摩阻试验装置的结构示意图。

图5是本发明中拱度测量装置的结构示意图。

图6是拱度测量装置的应用示意图。

本发明中的附图标记如下：

1、加热器；2、液压站；3、第五螺栓；4、换向阀组；5、模拟油表传感器；6、回油传感器；8、千斤顶；8a、A端千斤顶；8b、B端千斤顶；9、位移传感器；10、测力环；10a、A端测力环；10b、B端测力环；11、上套筒；12、上螺母；13、下螺母；14、下套筒；15、显示仪表；16、A/D采集模块；17、PLC控制器；18、人机界面；19、梁型；20、温度模块；21、平板电脑；22、功率放大器；23、喇叭；24、位移传感器伸出杆；25、拱度测量装置；26、温度传感器；27、冷却风扇；28、加热器座；29、液压站顶板；30、三通接头；31、进油管路；32、第一螺栓；33、第二螺栓；34、位移传感器拉线头；35、销子；36、位移传感器座；37、螺钉；38、导轨；39、弹簧；40、拉杆装置；41、液压站侧板；42、温度传感器安装座；43、回油管路；44、三通接头；45、冷却器安装座；46、第三螺栓47、出顶油口；48、回顶油口；48、回顶油口；49、梁型基础；50、第二连接杆；51、A端工具夹片；52、A端工具锚板；54、A端约束板；56、A端喇叭体；57、预应力梁；58、预应力筋；59、B端喇叭体；61、B端约束板；63、B端工具锚板；64、B端工具夹片；65、第四螺栓；66、位移传感器安装座；67、位移传感器；68、第一连接杆；69、第一螺母；70、斜向支撑板；71、横向套筒；72、支撑筋板；73、底座板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所作出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

本发明的整体技术构造如图示，其中包括四组张拉装置，每组张拉装置包括液压站2、换向阀组4、千斤顶8、A/D采集模块16、PLC控制器17、人机界面18，各组张拉装置中的PLC控制器17电连接，由液压站2泵出的压力油经由换向阀组4输出到千斤顶8，千斤顶8产生的压力信号经由A/D采集模块16传递给PLC控制器17，PLC控制器17输出控制信号控制换向阀组4的换向、并输出到人机界面18进行显示；其中还包括：

A、直接测力装置：包括设置于千斤顶8一侧的测力环10；

B、摩阻试验装置：包括预埋于预应力梁57的A、B两端的A端喇叭体56以及B端喇叭体59，穿设于预应力梁57的孔道内且两端由A端喇叭体56以及B端喇叭体59伸出的预应力筋58；在A端喇叭体56以及B端喇叭体59的外端口表面由内向外对应设有测力环10、约束板，相邻两组张拉装置中的千斤顶8分别顶压于A端喇叭体56以及B端喇叭体59的外侧的约束板外侧，测力环10、约束板、千斤顶8的中心孔同轴设置；预应力筋58的两端由锚具固定于千斤顶8的外侧，其中部穿过测力环10、约束板、千斤顶8的中心孔后将其轴向顶压于A端喇叭体56以及B端喇叭体59的外表面，预应力筋58的外表面与A端喇叭体56、B端喇叭体59、测力环10、约束板、千斤顶8的中心孔均为间隙配合；

C、安防装置：在换向阀组4与千斤顶8的连接油路中设有模拟油表传感器5，该模拟油表传感器5的输出接A/D采集模块16。

本实施例中还包括一智能油温控制装置，该装置包括装配于液压站2上的加热器1、冷却风扇27以及设于液压站2油路中的温度传感器26。

回油传感器6设于换向阀组4与千斤顶8之间的油路中。

预应力施工系统还包括一位移测量装置，该位移测量装置包括设置与千斤顶8上的位移传感器9。

还包括一在线监测与故障诊断装置，该装置包括：

A、温度传感器26通过温度模块20输出温度信号到A/D采集模块16；

B、回油传感器6输出压力信号到A/D采集模块16；

C、直接测力装置中的测力环10输出的压力信号通过显示仪表15输送到人机界面18；

D、设于千斤顶8上的位移传感器9输出位移信号至A/D采集模块16。

预应力施工系统还包括一拱度测量装置25，该拱度测量装置25输出接平板电脑21。该拱度测量装置25装置包括如下结构：

A、底部置于梁型基础49表面、且纵向设置的立柱，与立柱顶部固定的横向支撑臂；

B、安装于横向支撑臂前部的位移传感器67，位移传感器的伸出杆24向下延伸并位于梁型19的待测部位上方。

拱度测量装置中立柱及横向支撑臂上设有的长度调整机构及定位构件选用丝杠丝母机构。

横向支撑臂包括自前向后套装螺纹配合的第一连接杆68以及横向套筒71，第一连接杆68上设置有第一螺母69。

立柱包括位于其上、下两端的上套筒11以及下套筒14，两端分别与上套筒11及下套筒14相邻端连接的第二连接杆50，分别套装设置于第二连接杆50上、下两端的上螺母12以及下螺母13。

还包括一斜向支撑板70，斜向支撑板70两端分别与横向支撑臂的后部及立柱上部连接并形成三角形支撑结构。

所述的立柱底部连接有底座板73，底座板73置于梁型基础49的上表面。立柱底部通过沿其径向设置的支撑筋板72与底座板73固定连接。

所述的横向支撑臂设有位移传感器安装座66，位移传感器67通过位移传感器安装座66与横向支撑臂的第一连接杆68固定连接。

预应力施工系统还包括一语音播报装置，该装置包括与PLC控制器17电连接的平板电脑21，与平板电脑21的输出相连的功率放大器22、以及与功率放大器22连接的喇叭23。因其电路结构属于常规的报警电路设计，在此不再赘述其具体结构。

测力环包括分别对应设于A端喇叭体56以及B端喇叭体59外侧的A端测力环10a以及B端测力环10b；所述的约束板包括对应设于A端测力环10a以及B端测力环10b外侧的A端约束板54以及B端约束板61；所述的千斤顶8包括对应设于A端约束板54以及B端约束板61外侧的A端千斤顶8a以及B端千斤顶8b，测力环10与对应的千斤顶8直接通过第一螺栓32固定。

测力环10与A端喇叭体56以及B端喇叭体59相邻端面的外径不大于对应的A端喇叭体56以及B端喇叭体59的外径。

锚具包括分别对应设于A端喇叭体56、B端喇叭体59外侧千斤顶的外端的A端工具锚板52以及B端工具锚板63，以及对应设于A端工具锚板52以及B端工具锚板63外侧、并作用于预应力筋58两端的A端工具夹片51以及B端工具夹片64。

为保证预应力筋是以直线的方式穿过喇叭体和测力环10，所述的约束板的中心孔直径等于预应力梁57的孔道直径。

安防装置中模拟油表传感器的安装方式如下，安防装置中的模拟油表传感器5通过三通管接头30及进油管路31接于换向阀组4与千斤顶8的出顶油口47之间。

智能油温控制装置中加热器1通过加热器座28固定于液压站顶板29上，冷却风扇27通过安装座45固定于焊接于液压站侧板41上，温度传感器26通过温度传感器安装座42焊接于液压站侧板41上。加热器座28焊接于液压站顶板29上，加热器座28上开设螺孔，加热器1通过螺孔与加热器座28连接；安装座45焊接于液压站侧板41上，冷却风扇27通过第三螺栓46与安装座45连接为一体，温度传感器安装座42焊接与液压站侧板41上，温度传感器26与温度传感器安装座42通过螺孔连接。

回油传感器6通过三通管接头44及回油管路43接于换向阀组4与千斤顶8的回顶油口48之间。

位移传感器9通过第二螺栓33与位移传感器座36连接固定，位移传感器座36焊接与千斤顶8上，位移传感器拉线头34与拉杆装置40通过销轴35连接在一起，导轨38通过螺钉37与位移传感器座36固定，千斤顶8活塞缸体与导轨38头之间连接有弹簧39。

位移传感器67通过第四螺栓65与位移传感器安装座66固定，位移传感器安装座66通过第五螺栓3与横向支撑臂的第一连接杆68固定连接。

Claims (25)

1.预应力施工系统，包括至少两组张拉装置，每组张拉装置包括液压站（2）、换向阀组（4）、千斤顶（8）、A/D采集模块（16）、PLC控制器（17）、人机界面（18），各组张拉装置中的PLC控制器（17）电连接，由液压站（2）泵出的压力油经由换向阀组（4）输出到千斤顶（8），千斤顶（8）产生的压力信号经由A/D采集模块（16）传递给PLC控制器（17），PLC控制器（17）输出控制信号控制换向阀组（4）的换向、并输出到人机界面（18）进行显示；其特征在于张拉装置为偶数组，其中还包括：

A、直接测力装置：包括设置于千斤顶（8）一侧的测力环（10）；

B、摩阻试验装置：包括预埋于预应力梁（57）的A、B两端的A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59），穿设于预应力梁（57）的孔道内且两端由A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）伸出的预应力筋（58）；在A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）的外端口表面由内向外对应设有测力环（10）、约束板，相邻两组张拉装置中的千斤顶（8）分别顶压于A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）的外侧的约束板外侧，测力环（10）、约束板、千斤顶（8）的中心孔同轴设置；预应力筋（58）的两端由锚具固定于千斤顶（8）的外侧，其中部穿过测力环（10）、约束板、千斤顶（8）的中心孔后将其轴向顶压于A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）的外表面，预应力筋（58）的外表面与A端喇叭体（56）、B端喇叭体（59）、测力环（10）、约束板、千斤顶（8）的中心孔均为间隙配合；

C、安防装置：在换向阀组（4）与千斤顶（8）的连接油路中设有模拟油表传感器（5），该模拟油表传感器（5）的输出接A/D采集模块（16）。

2.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一智能油温控制装置，该装置包括装配于液压站（2）上的加热器（1）、冷却风扇（27）以及设于液压站（2）油路中的温度传感器（26）。

3.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一回油传感器（6），回油传感器（6）设于换向阀组（4）与千斤顶（8）之间的油路中。

4.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一位移测量装置，该位移测量装置包括设置与千斤顶（8）上的位移传感器（9）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一在线监测与故障诊断装置，该装置包括：

A、温度传感器（26）通过温度模块（20）输出温度信号到A/D采集模块（16）；

B、回油传感器（6）输出压力信号到A/D采集模块（16）；

C、直接测力装置中的测力环（10）输出的压力信号通过显示仪表（15）输送到人机界面（18）；

D、设于千斤顶（8）上的位移传感器（9）输出位移信号至A/D采集模块（16）。

6.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一拱度测量装置（25），该拱度测量装置（25）的输出接平板电脑（21）；拱度测量装置（25）包括如下结构：

A、底部置于梁型基础（49）表面、且纵向设置的立柱，与立柱顶部固定的横向支撑臂；

B、安装于横向支撑臂前部的位移传感器（67），位移传感器的伸出杆（24）向下延伸并位于梁型（19）的待测部位上方。

7.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一语音播报装置，该装置包括与PLC控制器（17）电连接的平板电脑（21），与平板电脑（21）的输出相连的功率放大器（22）、以及与功率放大器（22）连接的喇叭（23）。

8.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于所述的测力环包括分别对应设于A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）外侧的A端测力环（10a）以及B端测力环（10b）；所述的约束板包括对应设于A端测力环（10a）以及B端测力环（10b）外侧的A端约束板（54）以及B端约束板（61）；所述的千斤顶（8）包括对应设于A端约束板（54）以及B端约束板（61）外侧的A端千斤顶（8a）以及B端千斤顶（8b），测力环（10）与对应的千斤顶（8）直接通过第一螺栓（32）固定。

9.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于所述的测力环与A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）相邻端面的外径不大于对应的A端喇叭体（56）以及B端喇叭体（59）的外径。

10.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于所述的锚具包括分别对应设于A端喇叭体（56）、B端喇叭体（59）外侧千斤顶的外端的A端工具锚板（52）以及B端工具锚板（63），以及对应设于A端工具锚板（52）以及B端工具锚板（63）外侧、并作用于预应力筋（58）两端的A端工具夹片（51）以及B端工具夹片（64）。

11.根据权利要求1或8所述的预应力施工系统，其特征在于所述的约束板的中心孔直径等于预应力梁（57）的孔道直径。

12.根据权利要求1所述的预应力施工系统，其特征在于所述的安防装置中的模拟油表传感器（5）通过三通管接头（30）及进油管路（31）接于换向阀组（4）与千斤顶（8）的出顶油口（47）之间。

13.根据权利要求2所述的预应力施工系统，其特征在于所述的智能油温控制装置中的加热器（1）通过加热器座（28）固定于液压站顶板（29）上，冷却风扇（27）通过安装座（45）固定于焊接于液压站侧板（41）上，温度传感器（26）通过温度传感器安装座（42）焊接于液压站侧板（41）上。

14.根据权利要求13所述的预应力施工系统，其特征在于所述的智能油温控制装置中的加热器座（28）焊接于液压站顶板（29）上，加热器座（28）上开设螺孔，加热器（1）通过螺孔与加热器座（28）连接；安装座（45）焊接于液压站侧板（41）上，冷却风扇（27）通过第三螺栓（46）与安装座（45）连接为一体，温度传感器安装座（42）焊接与液压站侧板（41）上，温度传感器（26）与温度传感器安装座（42）通过螺孔连接。

15.根据权利要求3所述的预应力施工系统，其特征在于所述的回油传感器（6）通过三通管接头（44）及回油管路（43）接于换向阀组（4）与千斤顶（8）的回顶油口（48）之间。

16.根据权利要求4所述的预应力施工系统，其特征在于所述的位移传感器（9）通过第二螺栓（33）与位移传感器座（36）连接固定，位移传感器座（36）焊接与千斤顶（8）上，位移传感器拉线头（34）与拉杆装置（40）通过销轴（35）连接在一起，导轨（38）通过螺钉（37）与位移传感器座（36）固定，千斤顶（8）活塞缸体与导轨（38）头之间连接有弹簧（39）。

17.根据权利要求6所述的预应力施工系统，其特征在于所述的拱度测量装置（25）中立柱及横向支撑臂采用套管结构，且套管结构上设有长度调整机构及定位构件。

18.根据权利要求6所述的预应力施工系统，其特征在于所述的立柱及横向支撑臂上设有的长度调整机构及定位构件选用丝杠丝母机构。

19.根据权利要求17或18所述的预应力施工系统，其特征在于所述的横向支撑臂包括自前向后套装螺纹配合的第一连接杆（68）以及横向套筒（71），第一连接杆（68）上设置有第一螺母（69）。

20.根据权利要求17或18所述的预应力施工系统，其特征在于所述的立柱包括位于其上、下两端的上套筒（11）以及下套筒（14），两端分别与上套筒（11）及下套筒（14）相邻端连接的第二连接杆（50），分别套装设置于第二连接杆（50）上、下两端的上螺母（12）以及下螺母（13）。

21.根据权利要求6所述的预应力施工系统，其特征在于还包括一斜向支撑板（70），斜向支撑板（70）两端分别与横向支撑臂的后部及立柱上部连接并形成三角形支撑结构。

22.根据权利要求1、17、18、21中任一项所述的预应力施工系统，其特征在于所述的立柱底部连接有底座板（73），底座板（73）置于梁型基础（49）的上表面。

23.根据权利要求22所述的预应力施工系统，其特征在于所述的立柱底部通过沿其径向设置的支撑筋板（72）与底座板（73）固定连接。

24.根据权利要求19所述的预应力施工系统，其特征在于所述的横向支撑臂设有位移传感器安装座（66），位移传感器（67）通过位移传感器安装座（66）与横向支撑臂的第一连接杆（68）固定连接。

25.根据权利要求24中所述的预应力施工系统，其特征在于位移传感器（67）通过第四螺栓（65）与位移传感器安装座（66）固定，位移传感器安装座（66）通过第五螺栓（3）与横向支撑臂的第一连接杆（68）固定连接。