CN111663452A - 预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统及其校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统及其校核方法，反力架结构为：两个平行设置的支撑板之间设有导向立柱，反力架框体内设有支撑架和千斤顶放置区，支撑架内固定连接有标准传感器，标准传感器通过线路连接数字仪表，数字仪表通过线路与控制转换系统连接，千斤顶上方设有测力传感器，测力传感器通过线路与自动张拉设备连接，千斤顶通过液压管路与液压站连接，混凝土桥梁预应力筋自动张拉设备的张拉力精度自动检验、校核的施工系统，能够在自动张拉设备在进行精度检验过程中快速、准确的完成检验全过程，实现张拉设备张拉力自动自校验，传感器线性自动修正，从而达到在不需要人工操作，提高张拉精确度及检验效率的目的。

Description

预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统及其校核方法

技术领域

本发明涉及一种校核系统，具体涉及一种预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统及其校核方法，属于桥梁施工领域。

背景技术

目前，在我国交通建设中，桥梁因其自身具有诸多优点，在线路长度中已占有了绝对的比例，随着预应力技术在现代桥梁建设中的应用，使得桥梁质量和性能均有了极大提高，为促进我国桥梁建设发展起到了不可估量的作用，而在进行预应力施工过程中，需精心设计才能将预应力技术在桥梁施工中得到充分发挥，提高其质量和性能，因此，桥梁预应力施工时保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序。

桥梁的预应力施工在国内大多已采用了自动张拉设备，通过“张拉力控制为主，伸长值作为校核”的要求实现自动张拉全过程的控制。张拉过程中张拉力的准确与否直接影响桥梁的施工质量，如何确保张拉力值的准确显得尤为重要，提高自动张拉设备的整体设备质量稳定性和传感器精度是各个厂家所追求的目标，硬件精度也一次次的被突破，然而却忽略了一个关键因素就是自动张拉设备的检测检验环节。

目前的张拉力禁锢的检验的操作方法为在每个级别出现对应数据时，至少两个人以上看显示数值进行手动记录后，需要相关专业技术人员进行计算，将张拉显示力值尽量修改为标准力值，期间后出现读取数值误差和两人的记录误差，早晨反复精度校准和线性修正，且校准率低，消耗量大量的时间、人力和物力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统及其校核方法，混凝土桥梁预应力筋自动张拉设备的张拉力精度自动检验、校核的施工系统，能够在自动张拉设备在进行精度检验过程中快速、准确的完成检验全过程，实现张拉设备张拉力自动自校验，传感器线性自动自修正，从而达到在不需要人工操作，尤其是不需对应专业技术人员的前提下张拉设备在张拉力检验过程中自动完成对应的检验和校核，提高张拉精确度及检验效率的目的。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统，包括反力架，反力架结构为：两个平行设置的支撑板之间设有导向立柱，导向立柱与支撑板通过螺栓固定连接，反力架框体内设有支撑架和千斤顶放置区，支撑架内固定连接有标准传感器，标准传感器通过线路连接数字仪表，数字仪表通过线路与控制转换系统连接，千斤顶上方设有测力传感器，测力传感器通过线路与自动张拉设备连接，千斤顶通过液压管路与液压站连接。

所述的控制转换系统由A/D数据采集模块、PLC控制器和人机界面组成，由液压站出的压力油经由换向阀组通过液压油路输出到千斤顶，千斤顶顶压测力传感器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，并输出到人机界面进行显示。

本发明带来的有益效果为：1、采用传感技术和自动控制技术，实现张拉设备张拉力检测过程的自动化控制，通过对被检拉力、标准力值等数据进行自动采集和智能分析，彻底解决了人工不利因素的影响，明显提高了检测质量；尤其在整个检测过程中，对张拉力精度及线性度的自动校核的实时监测和动态判别技术，提高了整体检测效率，确保了张拉设备的施工质量和施工安全。

2、预应力质量：本发明可有效避免超张拉或欠张拉现象，解决预应力张拉结果高离散度问题，使桥梁的预施张拉力得到准确施加，预应力质量得到有效控制。

3、经济效益：本发明有效实现了张拉设备张拉力精度及线性的自动校核动态控制，解决现有张拉设备在标定张拉力时需要技术员具备一定技术水平，检定过程反复操作，费时费力，甚至因操作不当导致人身伤亡等施工事故造成的巨大经济损失。

4、克服了现有技术进行张拉力精度检定时，因操作员技术水平或人为记录不当产生的测量误差，适用范围广，不需专门加专业配套设备工装，检定精度高，检定方法简单。

附图说明

图1为预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统结构示意图。

图2为预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统流程图。

具体实施方式

如图1和图2所示，预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统，包括反力架1，反力架1结构为：两个平行设置的支撑板1-1之间设有导向立柱1-2，导向立柱1-2与支撑板1-1通过螺栓固定连接，反力架1框体内设有支撑架1-3和千斤顶放置区1-4，支撑架1-3内固定连接有标准传感器2，标准传感器2通过线路连接数字仪表3，数字仪表3通过线路与控制转换系统连接，千斤顶放置区1-4内放置有千斤顶5，千斤顶5上方设有测力传感器4，测力传感器4通过线路与自动张拉设备6连接，千斤顶5通过液压管路12与液压站11连接。

所述的控制转换系统由A/D数据采集模块9、PLC控制器8和人机界面7组成，由液压站11出的压力油经由换向阀组13通过液压油路12输出到千斤顶5，千斤顶5上方的测力传感器4产生的压力信号经由A/D采集模块9传递给PLC控制器8，PLC控制器8输出控制信号控制换向阀组13，并输出到人机界面7进行显示。

实施例：一、初始化

1）、测力装置按照对应检定规则的初始化：包括千斤顶按要求伸长至80mm~120mm,锁紧千斤顶；将张拉系统的测力指示装置直接归零点；同时，将自动张拉系统与标准传感器实现通讯，确保张拉系统可时时读取标准传感器当前数值；

2）、初始参数的设置

按照标准规范要求，选择系统内的张拉力检测满量程、检测级数及对应点等技术参数，关于张拉力值精度检验方法按照张拉系统满量程的20%、40%、60%、80%、100%；五个级别点进行加载，加载至对应级别后静停10s，然后读取张拉系统当前力值数及标准传感器力值数，进行对比或线性修正。

二、启动实时自动按级控制加载自校核

1）、启动系统通过液压油泵驱动千斤顶对标准传感器按照预设工艺按级别逐级施加压力，并通过系统读取的测力传感器对应级别的力值数据转存至精度及线性自动校核计算单元内；

2）、通过MODBUS协议与标准力值传感器的数显仪表实现通讯，读取对应检验级别的力值数据，并将标准力值数据转存至精度及线性自动校核计算单元内；

3）、实时按级线性自动校核

3.1）、按照预置输入的包括张拉设备测力传感器标率，精度要求；及实时采集到的当前级别测力传感器力值、当前级别标准传感器力值等数据在精度及线性自动校核计算单元内进行比较计算；

3.2）、通过计算得出的数值与当前张拉设备的精度检验最小要求进行比对，数值合适的进行自动修正，修正完成后进入下一个检验级别，直至修正完成全部过程；

3.3）、在自动校核过程中，加入检验的精度要求，防止校核过程因无精度要求进入死循环；校核数据不合格的千斤顶泄压重新开始计算各级并进行修正至修正完成。

混凝土桥梁预应力张拉设备的张拉力精度检验及线性自动校核系统包括至少一组张拉设备，张拉装置包括液压站、含有直接测力传感器的千斤顶、PLC控制器、A/D采集模块、人机界面，检定反力架、标准测力传感器、数显仪表。张拉装置中的PLC控制器电连接，由液压站泵出的压力油输出到千斤顶，千斤顶上的测力传感器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千斤顶的运行、并输出到人机界面进行显示；检定反力架用来承受千斤顶的施加压力，通过反力架上的标准传感器和千斤顶的压力信号，通过外接数显仪表将电信号直接显示为当前力值，通过MODBUS协议与张拉设备的PLC控制器直接通讯，使之获取当前标准传感器的当前力值。

所述预应力张拉设备张拉力值精度自动校核在实际操作过程中首先判断当前显示张拉力值精度是否符合要求，达标后不进行修改直接默认完成；若数值不达标，按照如下公式计算：

其中：

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时张拉设备自动修正后显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时反力架及标准传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时张拉设备中千斤顶所带的测力传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，当前张拉设备中千斤顶所带的测力传感器的现有系统标率；

—实际张拉力精度检验过程中，当前张拉设备中千斤顶所带的测力传感器满量程时对应的内码值；

—实际张拉力精度检验过程中，当前张拉设备中千斤顶所带的测力传感器0点对应的内码值；

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时张拉设备中千斤顶所带的测力传感器对应的当前内码值；

在步骤B1、B2中通过张拉系统实时采集到了千斤顶当前的张拉力、及标准检定设备的显示力值，从而为自动精度检验修正提供了基础关键数据。

当张拉力精度自动校核完成后，开始按工艺要求进行逐级检验，逐级检验的自动线修计算方法为：

其中：

—实际张拉力精度检验过程中，对应各检验级别时张拉设备自动修正后显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，对应各检验级别时张拉设备自身测力传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，对应各检验级别时反力架上标准传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，0点级别的理论力值，单位KN。

按照张拉系统满量程的20%、40%、60%、80%、100%；五个级别点进行加载，加载至对应级别后静停10s，然后读取张拉系统当前力值数及标准传感器力值数，进行对比或线性修正，以满量程为5000KN为例对应五个级别的力值为下表：

检验级别	0	20%	40%	60%	80%	100%
							标准力值	0	1002	2002	3003	4001	5005
张拉机显示力值	0	999	2006	3000	4001	5000

以40%点的级别为例进行计算：

=

= 2002。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统，包括反力架，反力架结构为：两个平行设置的支撑板之间设有导向立柱，导向立柱与支撑板通过螺栓固定连接，反力架框体内设有支撑架和千斤顶放置区，支撑架内固定连接有标准传感器，标准传感器通过线路连接数字仪表，其特征在于：数字仪表通过线路与控制转换系统连接，千斤顶上方设有测力传感器，测力传感器通过线路与自动张拉设备连接，千斤顶通过液压管路与液压站连接。

2.如权利要求1所述的预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统，其特征在于：所述的控制转换系统由A/D数据采集模块、PLC控制器和人机界面组成，由液压站出的压力油经由换向阀组通过液压油路输出到千斤顶，千斤顶顶压测力传感器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，并输出到人机界面进行显示。

3.如权利要求1所述的预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统的校核方法，其特征在于步骤如下：1）初始化设置，测力装置按照对应检定规则的初始化和初始参数的设置；2）启动实时自动按级控制加载自校核：2.1）、启动系统通过液压油泵驱动千斤顶对标准传感器按照预设工艺按级别逐级施加压力，并通过系统读取的测力传感器对应级别的力值数据转存至精度及线性自动校核计算单元内；2.2）、通过MODBUS协议与标准力值传感器的数显仪表实现通讯，读取对应检验级别的力值数据，并将标准力值数据转存至精度及线性自动校核计算单元内；3）、实时按级线性自动校核：3.1）、按照预置输入的包括张拉设备测力传感器标率，精度要求；及实时采集到的当前级别测力传感器力值、当前级别标准传感器力值等数据在精度及线性自动校核计算单元内进行比较计算；3.2）、通过计算得出的数值与当前张拉设备的精度检验最小要求进行比对，数值合适的进行自动修正，修正完成后进入下一个检验级别，直至修正完成全部过程；4）在自动校核过程中，加入检验的精度要求，防止校核过程因无精度要求进入死循环；校核数据不合格的千斤顶泄压重新开始计算各级并进行修正至修正完成。

4.如权利要求3所述的预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统的校核方法，其特征在于：所述的步骤1）中，千斤顶按要求伸长至80mm~120mm,锁紧千斤顶；将张拉系统的测力指示装置直接归零点；同时，将自动张拉系统与标准传感器实现通讯，确保张拉系统可时时读取标准传感器当前数值；选择系统内的张拉力检测满量程、检测级数及对应点，关于张拉力值精度检验方法按照张拉系统满量程的20%、40%、60%、80%、100%；五个级别点进行加载，加载至对应级别后静停10s，然后读取张拉系统当前力值数及标准传感器力值数，进行对比或线性修正。

5.如权利要求4所述的预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统的校核方法，其特征在于：所述的张拉系统当前力值数及标准传感器力值数若达标，不进行修改直接默认完成；若数值不达标，按照如下公式计算：

其中：

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时张拉设备自动修正后显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时反力架及标准传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时张拉设备中千斤顶所带的测力传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，当前张拉设备中千斤顶所带的测力传感器的现有系统标率；

—实际张拉力精度检验过程中，当前张拉设备中千斤顶所带的测力传感器满量程时对应的内码值；

—实际张拉力精度检验过程中，当前张拉设备中千斤顶所带的测力传感器0点对应的内码值；

—实际张拉力精度检验过程中，随机检定级别时张拉设备中千斤顶所带的测力传感器对应的当前内码值。

6.如权利要求4所述的预应力桥梁张拉力精度及线性自动校核系统的校核方法，其特征在于：当张拉力精度自动校核完成后，开始按工艺要求进行逐级检验，逐级检验的自动线修计算方法为：

其中：

—实际张拉力精度检验过程中，对应各检验级别时张拉设备自动修正后显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，对应各检验级别时张拉设备自身测力传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，对应各检验级别时反力架上标准传感器显示的当前力值，单位KN；

—实际张拉力精度检验过程中，0点级别的理论力值，单位KN。

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