CN105239513B - 一种钢梁预应力张拉装置及其张拉控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢梁预应力张拉装置，包括钢梁本体，钢梁本体上设置有若干个锚点，每个锚点上连接有一条张拉索，张拉索的另一端连接至液压拉伸机构，所述锚点上设置有一个垫板，垫板上设置有供张拉索穿过的通孔，垫板的顶部设置有外套管，外套管内同轴设置有内套管，外套管与垫板固定连接，内套管的内侧通过第一阻尼器与张拉索滑动配合，内套管的外侧通过第二阻尼器与外套管滑动配合,液压拉伸机构连接至第一拉力传感器，外套管和内套管通过测量线缆分别连接至第二拉力传感器和第三拉力传感器。本发明还提供了上述钢梁预应力张拉装置的张拉控制方法。本发明能够改进现有技术的不足，提高了钢梁预应力的调整控制精度。

Description

一种钢梁预应力张拉装置及其张拉控制方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是一种钢梁预应力张拉装置及其张拉控制方法。

背景技术

后张法预应力混凝土结构在实际工程中应用广泛。在预制梁的张拉过程中一般是通过控制油泵压力表读数和预应力钢束的伸长量来保证预应力的张拉效果，由于综合因素的影响，张拉时预应力会有一些损失，使得结构的实际永存预应力与理论值有一定的差距，因而导致梁体内永存有效预应力是个未知量，从而为以后的使用埋下安全隐患。中国发明专利CN 102922601 B公开了一种桥梁预应力张拉控制及反馈方法，可以实时获取梁体锚下有效预应力，在张拉及锚固的整个施工过程中能反映预应力损失规律。但是，现有技术在对于张拉力进行调整控制过程中，调整精度较差，调整预期值与实际的调整结果往往存在较大偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钢梁预应力张拉装置及其张拉控制方法，能够解决现有技术的不足，提高了钢梁预应力的调整控制精度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种钢梁预应力张拉装置，包括钢梁本体，钢梁本体上设置有若干个锚点，每个锚点上连接有一条张拉索，张拉索的另一端连接至液压拉伸机构，液压拉伸机构连接有控制器，所述锚点上设置有一个垫板，垫板通过第一橡胶垫连接在钢梁本体上，垫板上设置有供张拉索穿过的通孔，垫板的顶部设置有外套管，外套管内同轴设置有内套管，外套管与垫板固定连接，内套管的内侧通过第一阻尼器与张拉索滑动配合，内套管的外侧通过第二阻尼器与外套管滑动配合,液压拉伸机构连接至第一拉力传感器，外套管和内套管通过测量线缆分别连接至第二拉力传感器和第三拉力传感器，第一拉力传感器、第二拉力传感器和第三拉力传感器与控制器通讯连接，与第二拉力传感器连接的测量线缆与张拉索的夹角为20°，与第三拉力传感器连接的测量线缆与张拉索的夹角为35°，与第二拉力传感器连接的测量线缆和与第三拉力传感器连接的测量线缆分别位于张拉索的两侧。

作为优选，所述第一橡胶垫内设置有若干个空腔，空腔内设置有弹性膜层，弹性膜层内填充有液压油，相邻的空腔之间通过第一弹簧体连接，第一弹簧体的两端固定在弹性膜层上。

作为优选，所述垫板的外侧设置有竖板。

作为优选，所述垫板顶面设置有定位槽，定位槽的上部设置有斜面，定位槽的下部设置有球形凹槽，斜面的内径由斜面与球形凹槽连接的一端向斜面顶部的一端逐渐增大，外套管插接在定位槽内，并与斜面和球形凹槽的侧壁选择性接触，外套管与竖板之间设置有第二橡胶垫。

作为优选，所述第一阻尼器包括固定在内套管内侧的第一橡胶套，第一橡胶套的内侧固定有若干个Z形弹簧片，Z形弹簧片的自由端与张拉索相互压接滑动接触。

作为优选，第二阻尼器包括固定在内套管外侧的第二橡胶套，第二橡胶套的外侧均匀设置有若干个滑杆，滑杆的两侧通过第二弹簧体连接有滑片，外套管的内侧设置有与滑杆一一配合的滑道，滑道的内侧设置有第三橡胶垫。

一种使用上述的改进的钢梁预应力张拉装置的张拉控制方法，包括以下步骤：

A、控制器控制所有液压拉伸机构施加相等的张拉力，液压拉伸机构带动张拉索对钢梁本体进行张拉，在张拉过程中第一拉力传感器、第二拉力传感器和第三拉力传感器分别对张拉索、外套管和内套管上承受的张拉力进行测量；

B、选择任意一个锚点作为参考点，将参考点上的张拉索上的张拉力控制在预定值的80%，；

C、以参考点为中心，由内向外依次对其外侧的锚点上的张拉索拉力进行调整；调整过程中，使参考点上第一拉力传感器、第二拉力传感器和第三拉力传感器上的测量值的方差保持最小；

D、所有液压拉伸机构进行拉伸，首先将参考点的张拉力控制在预定值，然后通过调整其它锚点上的液压拉伸机构，使相邻的第二拉力传感器之间的偏差值控制在10%以内，使相邻的第三拉力传感器之间的偏差值控制在15%以内。

作为优选，参考点选择在距离钢梁本体最近的锚点上；步骤D中，当所有锚点调整完毕后，再次通过调整参考点上的液压拉伸机构，使其张拉力保持在预定值。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明在张拉索和锚点之间设置有双层套管结构，在张拉索的拉伸调整过程中，张拉索通过第一阻尼器、内套管、第二阻尼器和外套管将张拉索的轴向拉伸位移和其它张拉索所施加的径向位移传递至垫板上，垫板将作用力的合理通过第一橡胶垫施加在锚点上。这可以将整个张拉系统对于钢梁本体的拉伸作用通过相互的径向作用力形成一个整体，配合每个锚点上三个不同方向的拉力传感器的同步测量，可以实时掌握整个钢梁张拉力的分布情况，并通过控制器对各个液压拉伸机构的控制进行同步精确调整。第一橡胶垫的内部结构可以根据垫板的受力变化进行弹性形变，第一弹簧体可以对作用力的变化进行缓冲，从而提高锚点上受力的平滑变化。垫板与外套管进行活动连接，可以充分利用其它张拉索所提供的径向张拉力对锚点上的张拉合力进行调整。在受到径向作用力时，位于不同位置的Z形弹簧片会产生不同程度的弹性形变，从而使得不同滑杆和滑道之间的压接力发生变化，从而实现内外套管之间相对位移和轴向相对角度的变化。通过内外套管的相互配合，可以实现通过径向作用力对于张拉索轴向拉伸量的修正。具体的调整过程分为三个阶段，首先对所有锚点进行预拉伸，然后选定参考点，以参考点为中心，对其与锚点的张拉力进行调整，最后以相邻锚点之间张拉力的一致性为基准，对锚点上的张拉力进行二次调整，最终实现整个钢梁本体上张拉力的控制。这一调整过程遵循循序渐进的原则，对不同锚点上张拉力进行多次调整，配合双层套管结构，可以实现对整个钢梁本体张拉力的精确控制。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中锚点部分的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中的第一橡胶层的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中外套管与垫板连接部分的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中第一阻尼器的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中第二阻尼器的结构图。

图中：1、钢梁本体；2、张拉索；3、液压拉伸机构；4、控制器；5、垫板；6、通孔；7、外套管；8、内套管；9、第一阻尼器；10、第二阻尼器；11、第一拉力传感器；12、第一橡胶垫；13、测量线缆；14、第二拉力传感器；15、第三拉力传感器；16、空腔；17、弹性膜层；18、竖板；19、定位槽；20、斜面；21、球形凹槽；22、第二橡胶垫；23、第一橡胶套；24、Z形弹簧片；25、第二橡胶套；26、滑杆；27、第二弹簧体；28、滑片；29、滑道；30、第三橡胶垫；31、第一弹簧体；32、第三弹簧体。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-6，本发明一个具体实施方式包括钢梁本体1，钢梁本体1上设置有若干个锚点，每个锚点上连接有一条张拉索2，张拉索2的另一端连接至液压拉伸机构3，液压拉伸机构3连接有控制器4，所述锚点上设置有一个垫板5，垫板5通过第一橡胶垫12连接在钢梁本体1上，垫板5上设置有供张拉索2穿过的通孔6，垫板5的顶部设置有外套管7，外套管7内同轴设置有内套管8，外套管7与垫板5固定连接，内套管8的内侧通过第一阻尼器9与张拉索2滑动配合，内套管8的外侧通过第二阻尼器10与外套管7滑动配合,液压拉伸机构3连接至第一拉力传感器11，外套管7和内套管8通过测量线缆13分别连接至第二拉力传感器14和第三拉力传感器15，第一拉力传感器11、第二拉力传感器14和第三拉力传感器15与控制器4通讯连接，与第二拉力传感器14连接的测量线缆13与张拉索2的夹角为20°，与第三拉力传感器15连接的测量线缆13与张拉索2的夹角为35°，与第二拉力传感器14连接的测量线缆13和与第三拉力传感器15连接的测量线缆13分别位于张拉索2的两侧。第一橡胶垫12内设置有若干个空腔16，空腔16内设置有弹性膜层17，弹性膜层17内填充有液压油，相邻的空腔16之间通过第一弹簧体31连接，第一弹簧体31的两端固定在弹性膜层17上。垫板5的外侧设置有竖板18。垫板5顶面设置有定位槽19，定位槽19的上部设置有斜面20，定位槽19的下部设置有球形凹槽21，斜面20的内径由斜面20与球形凹槽21连接的一端向斜面20顶部的一端逐渐增大，外套管7插接在定位槽19内，并与斜面20和球形凹槽21的侧壁选择性接触，外套管7与竖板18之间设置有第二橡胶垫22。第一阻尼器9包括固定在内套管8内侧的第一橡胶套23，第一橡胶套23的内侧固定有若干个Z形弹簧片24，Z形弹簧片24的自由端与张拉索2相互压接滑动接触。第二阻尼器10包括固定在内套管8外侧的第二橡胶套25，第二橡胶套25的外侧均匀设置有若干个滑杆26，滑杆26的两侧通过第二弹簧体27连接有滑片28，外套管7的内侧设置有与滑杆26一一配合的滑道29，滑道29的内侧设置有第三橡胶垫30。

一种使用上述的钢梁预应力张拉装置的张拉控制方法，包括以下步骤：

A、控制器4控制所有液压拉伸机构3施加相等的张拉力，液压拉伸机构3带动张拉索2对钢梁本体1进行张拉，在张拉过程中第一拉力传感器11、第二拉力传感器14和第三拉力传感器15分别对张拉索2、外套管7和内套管8上承受的张拉力进行测量；

B、选择任意一个锚点作为参考点，将参考点上的张拉索上的张拉力控制在预定值的80%，；

C、以参考点为中心，由内向外依次对其外侧的锚点上的张拉索拉力进行调整；调整过程中，使参考点上第一拉力传感器11、第二拉力传感器14和第三拉力传感器15上的测量值的方差保持最小；

D、所有液压拉伸机构3进行拉伸，首先将参考点的张拉力控制在预定值，然后通过调整其它锚点上的液压拉伸机构3，使相邻的第二拉力传感器14之间的偏差值控制在10%以内，使相邻的第三拉力传感器15之间的偏差值控制在15%以内。

另外，球形凹槽21的底部设置有第三弹簧体32，外套管7的底部与第三弹簧体32相互压接。在步骤D中，调整非参考点上的液压拉伸机构3时，实际调整量控制在目标调整量的110%～120%，通过第三弹簧体32的缓冲作用，可以使作用力缓慢释放，从而可以根据实际调整情况，实现对于目标调整量的实时修正。

其中，液压拉伸机构3采用液压千斤顶或者其它类似驱动装置。

本发明可以明显提高钢梁预应力张拉的控制精度，其控制误差可以由±10%降低至±3%以内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种钢梁预应力张拉装置，包括钢梁本体（1），钢梁本体（1）上设置有若干个锚点，每个锚点上连接有一条张拉索（2），张拉索（2）的另一端连接至液压拉伸机构（3），液压拉伸机构（3）连接有控制器（4），其特征在于：所述锚点上设置有一个垫板（5），垫板（5）通过第一橡胶垫（12）连接在钢梁本体（1）上，垫板（5）上设置有供张拉索（2）穿过的通孔（6），垫板（5）的顶部设置有外套管（7），外套管（7）内同轴设置有内套管（8），外套管（7）与垫板（5）固定连接，内套管（8）的内侧通过第一阻尼器（9）与张拉索（2）滑动配合，内套管（8）的外侧通过第二阻尼器（10）与外套管（7）滑动配合,液压拉伸机构（3）连接至第一拉力传感器（11），外套管（7）和内套管（8）通过测量线缆（13）分别连接至第二拉力传感器（14）和第三拉力传感器（15），第一拉力传感器（11）、第二拉力传感器（14）和第三拉力传感器（15）与控制器（4）通讯连接，与第二拉力传感器（14）连接的测量线缆（13）与张拉索（2）的夹角为20°，与第三拉力传感器（15）连接的测量线缆（13）与张拉索（2）的夹角为35°，与第二拉力传感器（14）连接的测量线缆（13）和与第三拉力传感器（15）连接的测量线缆（13）分别位于张拉索（2）的两侧。

2.根据权利要求1所述的钢梁预应力张拉装置，其特征在于：所述第一橡胶垫（12）内设置有若干个空腔（16），空腔（16）内设置有弹性膜层（17），弹性膜层（17）内填充有液压油，相邻的空腔（16）之间通过第一弹簧体（31）连接，第一弹簧体（31）的两端固定在弹性膜层（17）上。

3.根据权利要求1所述的钢梁预应力张拉装置，其特征在于：所述垫板（5）的外侧设置有竖板（18）。

4.根据权利要求3所述的钢梁预应力张拉装置，其特征在于：所述垫板（5）顶面设置有定位槽（19），定位槽（19）的上部设置有斜面（20），定位槽（19）的下部设置有球形凹槽（21），斜面（20）的内径由斜面（20）与球形凹槽（21）连接的一端向斜面（20）顶部的一端逐渐增大，外套管（7）插接在定位槽（19）内，并与斜面（20）和球形凹槽（21）的侧壁选择性接触，外套管（7）与竖板（18）之间设置有第二橡胶垫（22）。

5.根据权利要求1所述的钢梁预应力张拉装置，其特征在于：所述第一阻尼器（9）包括固定在内套管（8）内侧的第一橡胶套（23），第一橡胶套（23）的内侧固定有若干个Z形弹簧片（24），Z形弹簧片（24）的自由端与张拉索（2）相互压接滑动接触。

6.根据权利要求1所述的钢梁预应力张拉装置，其特征在于：所述第二阻尼器（10）包括固定在内套管（8）外侧的第二橡胶套（25），第二橡胶套（25）的外侧均匀设置有若干个滑杆（26），滑杆（26）的两侧通过第二弹簧体（27）连接有滑片（28），外套管（7）的内侧设置有与滑杆（26）一一配合的滑道（29），滑道（29）的内侧设置有第三橡胶垫（30）。

7.一种使用上述权利要求1-6任意一项所述的钢梁预应力张拉装置的张拉控制方法，其特征在于包括以下步骤：

A、控制器（4）控制所有液压拉伸机构（3）施加相等的张拉力，液压拉伸机构（3）带动张拉索（2）对钢梁本体（1）进行张拉，在张拉过程中第一拉力传感器（11）、第二拉力传感器（14）和第三拉力传感器（15）分别对张拉索（2）、外套管（7）和内套管（8）上承受的张拉力进行测量；

B、选择任意一个锚点作为参考点，将参考点上的张拉索上的张拉力控制在预定值的80%，；

C、以参考点为中心，由内向外依次对其外侧的锚点上的张拉索拉力进行调整；调整过程中，使参考点上第一拉力传感器（11）、第二拉力传感器（14）和第三拉力传感器（15）上的测量值的方差保持最小；

D、所有液压拉伸机构（3）进行拉伸，首先将参考点的张拉力控制在预定值，然后通过调整其它锚点上的液压拉伸机构（3），使相邻的第二拉力传感器（14）之间的偏差值控制在10%以内，使相邻的第三拉力传感器（15）之间的偏差值控制在15%以内。

8.根据权利要求7所述的钢梁预应力张拉装置的张拉控制方法，其特征在于：所述参考点选择在距离钢梁本体（1）最近的锚点上；步骤D中，当所有锚点调整完毕后，再次通过调整参考点上的液压拉伸机构（3），使其张拉力保持在预定值。