CN117005544B - 大跨桁架的自感知双向预应力调控系统、大跨桁架及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨桁架的自感知双向预应力调控系统、大跨桁架及安装方法。其中该调控系统安装在大跨桁架上，包括长边预应力筋，沿大跨桁架的长边方向以至少两段地设在大跨桁架的两边跨；短边预应力筋，沿大跨桁架的短边方向以至少两段地设在大跨桁架的至少一中跨；长边应力监控装置，包括长边单向张拉应力组件和长边双向张拉应力组件，长边单向张拉应力组件设在长边预应力筋的外端，长边双向张拉应力组件设在两段长边预应力筋之间；短边应力监控装置，包括短边双向张拉应力组件，设在两段短边预应力筋之间。本发明能够及时监测大跨桁架长边和短边双向预应力筋的应力变化，同时进行调控，保证了大跨桁架在使用过程中的安全性和耐久性。

Description

大跨桁架的自感知双向预应力调控系统、大跨桁架及安装 方法

技术领域

本发明涉及大跨重载的桁架技术领域，具体涉及大跨桁架的自感知双向预应力调控系统、大跨桁架及安装方法。

背景技术

大跨度桁架结构作为一种形式多样，经济美观的建筑空间结构，被广泛应用于各种新型建筑之中。与此同时，大跨桁架独特复杂的结构形式也给现场施工带来了机遇和挑战。

对大跨结构施加预应力可以改善结构服役表现，在施工期间给结构预先施加的压应力，结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消荷载导致的拉应力，当上部荷载过大时可以通过自感知预应力调控装置对结构继续施加压应力，以在施工过程中或者使用过程中使大跨桁架始终保持在安全的服役状态，避免结构存在隐患而发生破坏。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种大跨桁架的自感知双向预应力调控系统，用于在大跨桁架施工过程及使用过程中使大跨桁架始终保持在安全的服役状态。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种大跨桁架的自感知双向预应力调控系统，用于安装在大跨桁架上，包括：长边预应力筋，沿大跨桁架的长边方向以至少两段地布置在所述大跨桁架的两边跨；短边预应力筋，沿大跨桁架的短边方向以至少两段地布置在所述大跨桁架的至少一中跨；长边应力监控装置，包括长边单向张拉应力组件和长边双向张拉应力组件，所述长边单向张拉应力组件设置在两段所述长边预应力筋的外端，所述长边双向张拉应力组件设置在两段所述长边预应力筋之间，所述长边单向张拉应力组件和所述长边双向张拉应力组件中的至少一者能够监测所述长边预应力筋的应力变化并对其进行张拉；短边应力监控装置，包括短边双向张拉应力组件，所述短边双向张拉应力组件设置在两段所述短边预应力筋之间，能够监测所述短边预应力筋的应力变化并对其进行张拉。

优选的，所述长边双向张拉应力组件包括：

两个应力伸缩器，两个所述应力伸缩器对称设置，两段所述长边预应力筋的端部均穿过两个所述应力伸缩器，并通过外侧的应力伸缩器固定；

液压调控千斤顶，所述液压调控千斤顶设置在两个所述应力伸缩器之间，并分别顶撑两个所述应力伸缩器。

优选的，两个所述应力伸缩器均包括：

L型稳固支承板，所述L型稳固支承板固定设置在大跨桁架上；

张拉锚固板，所述张拉锚固板设置在所述L型稳固支承板的内侧，并与所述液压调控千斤顶相抵接；

弹簧阻尼器，所述弹簧阻尼器设置在所述L型稳固支承板与所述张拉锚固板之间；

两段所述长边预应力筋穿过本侧和对侧的应力伸缩器，在对侧的应力伸缩器的L型稳固支承板外侧通过一感应调控式锚具锚固，并在对侧的应力伸缩器的张拉锚固板外侧通过一锁定式锚具锚固。

优选的，所述长边单向张拉应力组件包括：

L型稳固支承板，所述L型稳固支承板固定设置在大跨桁架上；

张拉锚固板，所述张拉锚固板设置在所述L型稳固支承板的外侧；

液压调控千斤顶，所述液压调控千斤顶设置在所述L型稳固支承板和所述张拉锚固板之间；

应力传感器，所述应力传感器穿设固定在所述长边预应力筋上，并设置在所述L型稳固支承板和张拉锚固板之间，用于监测长边预应力筋的应力变化，并控制所述长边单向张拉应力组件和所述长边双向张拉应力组件的液压调控千斤顶同时对长边预应力筋进行张拉。

优选的，所述短边双向张拉应力组件包括：

两个应力伸缩器，两个所述应力伸缩器对称设置，两段所述短边预应力筋的端部均穿过两个所述应力伸缩器，并通过外侧的应力伸缩器固定；

液压调控千斤顶，所述液压调控千斤顶设置在两个所述应力伸缩器之间，并分别顶撑两个所述应力伸缩器；

应力传感器，所述应力传感器对称穿设固定在两个应力伸缩器的外侧，用于分别监测两段所述短边预应力筋的应力变化，并控制液压调控千斤顶同时对两段所述短边预应力筋进行张拉。

优选的，所述短边双向张拉应力组件还包括：

抬高底座，所述抬高底座设置在所述应力伸缩器的底部，用于提升所述短边预应力筋沿短边方向的高度。

优选的，所述应力传感器为光纤光栅应力传感器，包括：

连接夹持套管，所述连接夹持套管套设固接在所述长边预应力筋上，所述连接夹持套管外侧沿其长度方向开设有凹槽；

光纤光栅表面应变计，所述光纤光栅表面应变计以预紧的方式沿其两端胶结在所述凹槽内表面。

优选的，还包括：

多个长边预应力筋稳固串联板和多个短边预应力筋稳固串联板，分别布置在所述大跨桁架的长边方向以及短边方向，所述长边预应力筋以及短边预应力筋对应从所述长边预应力筋稳固串联板和短边预应力筋稳固串联板中穿设，并且所述短边预应力筋的穿设高度高于所述长边预应力筋；和/或

双向预应力筋稳固串联板，设置在所述长边预应力筋以及短边预应力筋的交叉节点处，用于将所述长边预应力筋以及短边预应力筋连接为整体。

本发明还提供一种双向预应力调控的大跨桁架，该大跨桁架安装有上述的自感知双向预应力调控系统。

本发明又提供一种根据上述的自感知双向预应力调控系统的安装方法，包括如下步骤：S10：安装长边应力监控装置和短边应力监控装置：在大跨桁架施工完毕后，将长边单向张拉应力组件、长边双向张拉应力组件和双向预应力筋稳固串联板沿长边方向固定安装在大跨桁架上的两边跨；将短边双向张拉应力组件沿短边方向固定安装在大跨桁架上对称的两中跨；S20：在长边预应力筋以及短边预应力筋的一端确定位置安装应力传感器；S30：进行预应力筋的穿设和锚固：将长边预应力筋分为两段，两段同时进行，两段长边预应力筋其中一端穿过长边单向张拉应力组件，另一端穿过长边双向张拉应力组件，分别在长边双向张拉应力组件外侧同时张拉两段所述长边预应力筋，张拉完毕后进行锚固；将短边预应力筋分为两段，两段同时进行，两段短边预应力筋其中一端锚固于双向预应力筋稳固串联板，另一端穿过短边双向张拉应力组件，张拉锚固方法同上；S40：所有部件安装并张拉锚固完毕，形成完整的自感知双向预应力调控系统，通过长边应力监控装置和短边应力监控装置分别对长边预应力筋以及短边预应力筋内的应力变化进行监测与调控。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出一种大跨桁架的自感知双向预应力调控系统，该自感知双向预应力调控系统安装在大跨桁架上，能够在大跨桁架使用过程中及时监测大跨桁架长边预应力筋和短边预应力筋的应力变化，同时进行调控，使大跨桁架在使用过程中始终保持在安全的服役状态，提高其安全性和耐久性。

本发明的长边应力监控装置和短边应力监控装置通过双向预应力筋稳固串联板形成一个整体进行双向控制，也可单独取其中一个装置进行单向控制，满足不同桁架形式的不同需求，结构设计精巧，施工简单快捷。

本发明的预应力筋分段设置在大跨桁架上，便于对预应力筋进行有效张拉控制；由于大跨桁架的长边方向长度较长，长边应力监控装置设长边双向张拉应力组件和长边单向张拉应力组件对长边预应力筋进行张拉控制，多方位张拉，提升张拉效率；短边方向长度较短，短边应力监控装置只设置短边双向张拉应力组件对短边预应力筋进行张拉控制，节省张拉时间，进行有效张拉，提高张拉效率。

本发明中，由于大跨桁架的长边方向长度较长，应力传感器设置在沿大跨桁架端部设置的长边单向张拉应力组件中，端部设置的应力传感器能够稳定监测沿长边方向布置的长边预应力筋的应力变化，并控制长边双向张拉应力组件和长边单向张拉应力组件的液压调控千斤顶同时进行张拉，提高张拉效率及监测的精度，避免因长边预应力筋长度过长，沿其它位置设置因预应力筋不稳定而影响监测精度。

本发明中，由于大跨桁架的短边方向长度较短，应力传感器设置在沿大跨桁架跨中设置的短边双向张拉应力组件中，便于对两段短边预应力筋进行应力监测，并控制短边双向张拉应力组件的液压调控千斤顶对两段短边预应力筋同时进行张拉，提高张拉效率，节省张拉时间。

本发明提出光纤光栅应力传感器并不直接将整段光纤光栅表面应变计粘贴于预应力筋表面，而是将光纤光栅表面应变计利用预紧（即预先使光栅产生一定的内应力）的方式使其两端胶结在连接夹持套管的凹槽内表面，施加一定的内应力可以防止光栅松动对初始力不敏感，提高传感器的分辨率。

应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例的自感知双向预应力调控系统安装于大跨桁架的整体结构示意图；

图2为本发明一些实施例的自感知双向预应力调控系统安装于大跨桁架的俯视图；

图3为本发明一些实施例的自感知双向预应力调控系统安装于大跨桁架的正视图；

图4为本发明一些实施例的自感知双向预应力调控系统整体结构布置示意图；

图5为本发明一些实施例的长边双向张拉应力组件结构示意图；

图6为本发明一些实施例的长边单向张拉应力组件结构示意图；

图7为本发明一些实施例的光纤光栅应力传感器结构示意图；

图8为本发明一些实施例的短边双向张拉应力组件结构示意图；

图9为本发明一些实施例的长边预应力筋稳固串联板结构示意图；

图10为本发明一些实施例的短边预应力筋稳固串联板结构示意图；

图11为本发明一些实施例的双向预应力筋稳固串联板结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。

如图1至图11所示，本发明提出一种大跨桁架的自感知双向预应力调控系统。该自感知双向预应力调控系统安装在大跨桁架1上，包括预应力筋、长边应力监控装置2和短边应力监控装置3。

参见图1至图3，大跨桁架1为长方体型空间桁架，自感知双向预应力调控系统安装在该大跨桁架1的上部。

较佳的，该大跨桁架1的下端设有米字型交叉支撑101，用于提升桁架本身的整体刚度和承载能力。

预应力筋分为长边预应力筋4和短边预应力筋41。其中长边预应力筋4沿大跨桁架1的长边方向以至少两段地布置在大跨桁架1的两边跨；短边预应力筋41沿大跨桁架1的短边方向以至少两段地布置在大跨桁架1的至少一中跨。

预应力筋沿长边以及短边方向分段布置，避免因大跨桁架跨度太长，直接对整根预应力筋进行张拉困难，分段张拉，便于后期及时对其进行张拉控制，提高张拉效率。

容易理解，至少两段指的是预应力筋被分为两段或多段。本发明以两段为例进行阐述。

在一些实施例中，长边预应力筋4和短边预应力筋41交叉布置，便于对其进行张拉。本发明优选为短边预应力筋41沿短边方向布置的高度高于长边预应力筋4沿长边方向布置的高度，以避免二者发生冲突干扰。

参见图2、图4，长边应力监控装置2具有两套，对称设置在大跨桁架上端两边跨的长边预应力筋4上。

长边应力监控装置2包括长边单向张拉应力组件23和长边双向张拉应力组件21，其中长边单向张拉应力组件23设置在长边预应力筋4的外端，长边双向张拉应力组件21设置在两段长边预应力筋4之间，长边单向张拉应力组件23和长边双向张拉应力组件21中的至少一者能够监测长边预应力筋4的应力变化并对其进行张拉。

容易理解，至少一者可以是长边单向张拉应力组件23或长边双向张拉应力组件21单独监测长边预应力筋4的应力变化并控制长边单向张拉应力组件23和长边双向张拉应力组件21同时对长边预应力筋4进行张拉，也可以是长边单向张拉应力组件23和长边双向张拉应力组件21同时监测长边预应力筋4的应力变化并分别控制自身对长边预应力筋4进行张拉。

本发明优选为长边单向张拉应力组件23能够监测长边方向两段长边预应力筋4的应力变化并控制长边双向张拉应力组件21及长边单向张拉应力组件23同时对两段长边预应力筋4进行张拉。

本实施例中，长边应力监控装置2将长边预应力筋4分成两段，两段长边预应力筋4通过中间的长边双向张拉应力组件21协同工作，可同时对两段长边预应力筋4进行张拉，再通过端部的长边单向张拉应力组件23可以实现对两段长边预应力筋4的应力监测，并实现两段长边预应力筋4的双侧同时张拉。

参见图5，长边双向张拉应力组件21包括两个应力伸缩器和一个液压调控千斤顶6。其中两个应力伸缩器对称设置，液压调控千斤顶6顶撑设置在两个应力伸缩器之间，两段长边预应力筋4的其中一端均穿过两个应力伸缩器，并通过其最外侧的一个应力伸缩器固定。

本发明通过应力伸缩器监测预应力筋的应力变化，并依据预应力筋的应力变化调整液压调控千斤顶6所施加的顶撑力。

进一步的，应力伸缩器包括L型稳固支撑板9、张拉锚固板8和弹簧阻尼器11。其中L型稳固支承板9固定设置在大跨桁架1上，L型稳固支承板9沿同一高度开设有多个穿设孔，便于穿设长边预应力筋4。张拉锚固板8设置在L型稳固支承板9的内侧，并与液压调控千斤顶6相抵接。弹簧阻尼器11设置在L型稳固支承板9与张拉锚固板8之间，弹簧阻尼器11用于固定张拉锚固板8防止预应力损失，防止张拉锚固板8在张拉预应力筋时变形过大，同时预应力释放之后，弹簧阻尼器11可以使张拉锚固板8恢复至原位。

两段长边预应力筋4从两个方向穿过长边双向张拉应力组件21的两个应力伸缩器，待预应力施加完毕后，先分别从穿出一侧的应力伸缩器的L型稳固支承板9外侧通过一感应调控式锚具10进行锚固，再从张拉锚固板8外侧通过一锁定式锚具7进行锚固。

锁定式锚具7在安装后一直处于紧固状态，不会放松；而感应调控式锚具10会依据预应力筋的变化调控：千斤顶施加或释放力时预应力筋会伸长或者缩短，此时感应调控式锚具10就会依据预应力筋的变化放松紧固，待预应力筋变化完成以后再将预应力筋紧固。

本发明的感应调控式锚具10与计算机网络耦接，感应调控式锚具10与L型稳固支承板9连接为一个整体，在计算机网络监测到应力变化后进行预应力调控时，会控制感应调控式锚具10放开长边预应力筋4，调控完毕后锚固锁定长边预应力筋4。

参见图6，长边单向张拉应力组件23包括L型稳固支承板9、张拉锚固板8、液压调控千斤顶6和应力传感器5。其中L型稳固支承板9固定设置在大跨桁架1上，该L型稳固支承板9与长边双向张拉应力组件21的L型稳固支承板9的结构相同，这里不做具体阐述。

张拉锚固板8设置在L型稳固支承板9的外侧。液压调控千斤顶6设置在L型稳固支承板9和张拉锚固板8之间。

应力传感器5穿设固定在长边预应力筋4上，并设置在L型稳固支承板9和张拉锚固板8之间，应力传感器5与长边双向张拉应力组件21的液压调控千斤顶6以及长边单向张拉应力组件23的液压调控千斤顶6耦接，用于监测长边预应力筋4的应力变化，并控制长边双向张拉应力组件21的液压调控千斤顶6以及长边单向张拉应力组件23的液压调控千斤顶6同时进行张拉。两侧同时张拉，可以提升张拉效率，同时保证长边双向张拉应力组件21中间变形不会过大，因为张拉空间有限。

本实施例中，应力传感器5可以与外部的计算机网络信号连接，计算机网络在大跨桁架使用过程中收集长边单向张拉应力组件23的应力传感器5的数据并进行分析处理，并控制长边双向张拉应力组件21的液压调控千斤顶6以及长边单向张拉应力组件23的液压调控千斤顶6对两段长边预应力筋4同时进行张拉，以提供压应力确保大跨桁架始终保持在安全的服役状态。

在一些实施例中，参见图7，应力传感器5为光纤光栅应力传感器。该光纤光栅应力传感器由连接夹持套管51和光纤光栅表面应变计52构成。其中连接夹持套管51套设固接在预应力筋上，能够与预应力筋协同变形；连接夹持套管51外侧沿其长度方向开设有凹槽，该光纤光栅表面应变计52利用预紧的方式沿其两端胶结在凹槽内表面。

在一些实施例中，连接夹持套管51的内管径尺寸略大于预应力筋的直径，便于预应力筋穿设固定于连接夹持套管51。

在一些实施例中，连接夹持套管51的外表面对称开设有两个凹槽，光纤光栅表面应变计52对应设置两个，分别设置在两个凹槽内，便于提高光纤光栅应力传感器的分辨率。

本发明的光纤光栅应力传感器并不直接将整段光纤光栅表面应变计52粘贴于预应力筋表面，而是将光纤光栅表面应变计52利用预紧（即预先使光栅产生一定的内应力）的方式使其两端胶结在连接夹持套管51的凹槽内表面，施加一定的内应力可以防止光栅松动对初始力不敏感，提高监测的准确性。

继续参见图2、图4，短边应力监控装置3具有两套，对称设置在大跨桁架上端跨中的短边预应力筋41上。

短边应力监控装置3包括短边双向张拉应力组件31，短边双向张拉应力组件31沿短边方向设置在短边预应力筋41中间，短边双向张拉应力组件31沿短边方向将短边预应力筋41分成两段，可同时对两段短边预应力筋41进行监测及张拉。

参见图8，短边双向张拉应力组件31包括两个应力伸缩器、液压调控千斤顶6和应力传感器5。其中两个应力伸缩器对称设置，液压调控千斤顶6顶撑设置在两个应力伸缩器之间，应力传感器5对称穿设固定在两个应力伸缩器的外侧。

本实施例中的应力伸缩器和沿长边方向设置的应力伸缩器结构相同，均包括L型稳固支撑板9、张拉锚固板8和弹簧阻尼器11。L型稳固支撑板9、张拉锚固板8和弹簧阻尼器11与短边预应力筋41的连接及张拉形式与沿长边方向设置的应力伸缩器的各结构也完全相同，这里本发明不做具体阐述。

本实施例中的应力传感器5同样也与外部的计算机网络信号连接，计算机网络在大跨桁架使用过程中收集短边双向张拉应力组件31的应力传感器5的数据进行分析处理，并控制短边双向张拉应力组件31的液压调控千金顶6对两段短边预应力筋41同时进行张拉，以提供压应力确保大跨桁架始终保持在安全的服役状态。

应当理解，这里的计算机网络和长边应力监控装置2使用的计算机网络为同一个。

较佳的，还包括抬高底座12，抬高底座12设置在应力伸缩器的底部，用于抬高短边应力监控装置3的整体高度，便于提升沿短边方向布置的短边预应力筋41的穿设高度，使两个方向的预应力筋可以交叉独立工作。

本实施例中的抬高底座12为设置在L型稳固支撑板9底部的倒U型构件，其与L型稳固支撑板9可以一体成型，也可以现场焊接或采用其它方式连接在其底部。

在一些实施例中，参见图1、图2，该自感知双向预应力调控系统还包括多个长边预应力筋稳固串联板24和多个短边预应力筋稳固串联板32。其中长边预应力筋稳固串联板24沿长边方向对应长边预应力筋4间隔一定距离固定设置在大跨桁架1上，短边预应力筋稳固串联板32沿短边方向对应短边预应力筋41间隔一定距离固定设置在大跨桁架1上，用于稳固沿长边方向及短边方向设置的预应力筋。

参见图9，长边预应力筋稳固串联板24包括一横板和一竖板，该竖板垂直焊接在该横板的中部，该竖板的两侧设置有多个加劲板，用于与横板焊接固定，该竖板上设有多个连接孔，便于长边预应力筋4的穿设。

参见图10，短边预应力筋稳固串联板32包括一横板、一竖板以及一抬高底座12。其中横板和竖板的结构以及连接方式与长边预应力筋稳固串联板24的横板以及竖板相同，抬高底座12设置在该横板的底部，用于抬高竖板上的连接孔的高度，便于提升沿短边方向布置的短边预应力筋41的穿设高度，使两个方向的预应力筋可以交叉独立工作。

在一些实施例中，参见图11，该自感知双向预应力调控系统还包括双向预应力筋稳固串联板22，该双向预应力筋稳固串联板22设在长边预应力筋4和短边预应力筋41的节点处，用于将沿长边方向和短边方向布置的长边预应力筋4和短边预应力筋41连接为一个整体。如此设置，能够节约空间，不需要额外增加构件，节约材料。

在一些实施例中，长边预应力筋4和短边预应力筋41外部套有塑料护套，然后用塑料胶带将预应力筋端部的塑料护套缠绕。防止预应力筋发生腐蚀，或受到外界因素干扰而造成预应力损失。

在一些实施例中，长边预应力筋4和短边预应力筋41沿长边方向和短边方向均成对布置，即沿长边方向的每边跨及短边方向的跨中一跨均布置两根。

在一些实施例中，长边预应力筋4和短边预应力筋41均为预应力钢筋或钢绞线。

本发明还提出一种包括上述自感知双向预应力调控系统的安装方法，包括如下步骤：

S10：安装长边应力监控装置2和短边应力监控装置3：

在大跨桁架1施工完毕后，将长边应力监控装置2所需要的长边单向张拉应力组件23、长边双向张拉应力组件21、双向预应力筋稳固串联板22和长边预应力筋稳固串联板24沿长边方向固定安装在大跨桁架1上的两边跨；以及短边应力监控装置3需要的短边双向张拉应力组件31和短边预应力筋稳固串联板32沿短边方向固定安装在大跨桁架1上对称的两中跨；

该两中跨位于或基本位于大跨桁架1的中部，两中跨可以是相邻的两中跨或间隔的两中跨，如图1中所示为间隔一跨；

S20：在长边预应力筋4以及短边预应力筋41的一端确定位置安装应力传感器5，具体如图6、8所示；

S30：长边应力监控装置2和短边应力监控装置3安装完成后，进行预应力筋的穿设和锚固：

首先将长边预应力筋4分为两段，两段同时进行，两段长边预应力筋4其中一端穿过长边单向张拉应力组件23，从外侧使用锁定式锚具7锚固，另一端依次穿过长边预应力筋稳固串联板24、双向预应力筋稳固串联板22和长边双向张拉应力组件21，分别在长边双向张拉应力组件21外侧同时张拉两段所述长边预应力筋4，张拉完毕后先从穿出一侧的应力伸缩器的L型稳固支承板9外侧通过感应调控式锚具10进行锚固，再从张拉锚固板8外侧通过锁定式锚具7进行锚固；

然后将短边预应力筋41分为两段，两段同时进行，两段短边预应力筋41其中一端依次穿过短边预应力筋稳固串联板32、双向预应力筋稳固串联板22，分别从双向预应力筋稳固串联板22外侧使用锁定式锚具7锚固，另一端穿过短边双向张拉应力组件31，张拉锚固方法同S30；

本步骤中也可以先进行短边预应力筋41的穿设和锚固，然后再进行长边预应力筋4的穿设和锚固，具体穿设和锚固顺序本发明不做限定。

S40：所有部件安装并张拉锚固完毕，形成完整的自感知双向预应力调控系统，通过长边应力监控装置2和短边应力监控装置3分别对长边预应力筋4以及短边预应力筋41内的应力变化进行监测与调控。

长边双向张拉应力组件21由两个应力伸缩器以及一个液压调控千斤顶6组成。其中应力伸缩器由L型稳固支撑板9、张拉锚固板8和弹簧阻尼器11组成。

长边单向张拉应力组件23由L型稳固支承板9、张拉锚固板8、液压调控千斤顶6和应力传感器5组成。

长边单向张拉应力组件23的应力传感器5能够监测沿长边方向布置的长边预应力筋4的应力变化，并将该应力变化传输给外部的计算机网络，计算机网络控制长边双向张拉应力组件21的液压调控千斤顶6以及长边单向张拉应力组件23的液压调控千斤顶6同时对两段长边预应力筋4进行张拉。

短边双向张拉应力组件31由两个应力伸缩器、液压调控千斤顶6、应力传感器5和抬高底座12组成。

短边双向张拉应力组件31的应力传感器5能够监测沿短边方向布置的短边预应力筋41的应力变化，并将该应力变化传输给外部的计算机网络，计算机网络控制短边双向张拉应力组件31的液压调控千斤顶6同时对两段短边预应力筋41进行张拉。

本发明对应大跨桁架的长边及短边设置不同的监控及张拉方式，能够提高监测及张拉效率。

本发明还提出一种包括上述自感知双向预应力调控系统的大跨桁架。该大跨桁架可通过计算机网络，收集应力传感器的数据进行分析处理，及时监测桁架长边和短边双向预应力筋的应力变化，同时进行调控，保证了大跨桁架在使用过程中的安全性和耐久性。

本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大跨桁架的自感知双向预应力调控系统，用于安装在大跨桁架（1）上，其特征在于，包括：

长边预应力筋（4），沿大跨桁架（1）的长边方向以至少两段地布置在所述大跨桁架（1）的两边跨；

短边预应力筋（41），沿大跨桁架（1）的短边方向以至少两段地布置在所述大跨桁架（1）的至少一中跨；

长边应力监控装置（2），包括长边单向张拉应力组件（23）和长边双向张拉应力组件（21），所述长边单向张拉应力组件（23）设置在两段所述长边预应力筋（4）的外端，所述长边双向张拉应力组件（21）设置在两段所述长边预应力筋（4）之间，所述长边双向张拉应力组件（21）包括：两个应力伸缩器和液压调控千斤顶（6），其中两个所述应力伸缩器对称设置，两个所述应力伸缩器均包括：L型稳固支承板（9）、张拉锚固板（8）和弹簧阻尼器（11），其中L型稳固支承板（9）固定设置在大跨桁架（1）上；张拉锚固板（8）设置在所述L型稳固支承板（9）的内侧，并与所述液压调控千斤顶（6）相抵接；弹簧阻尼器（11）设置在所述L型稳固支承板（9）与所述张拉锚固板（8）之间；两段所述长边预应力筋（4）穿过本侧和对侧的应力伸缩器，在对侧的应力伸缩器的L型稳固支承板（9）外侧通过一感应调控式锚具（10）锚固，并在对侧的应力伸缩器的张拉锚固板（8）外侧通过一锁定式锚具（7）锚固；两段所述长边预应力筋（4）的端部均穿过两个所述应力伸缩器，并通过外侧的应力伸缩器固定；所述液压调控千斤顶（6）设置在两个所述应力伸缩器之间，并分别顶撑两个所述应力伸缩器；所述长边单向张拉应力组件（23）和所述长边双向张拉应力组件（21）中的至少一者能够监测所述长边预应力筋（4）的应力变化并对其进行张拉；

短边应力监控装置（3），包括短边双向张拉应力组件（31），所述短边双向张拉应力组件（31）设置在两段所述短边预应力筋（41）之间，能够监测所述短边预应力筋（41）的应力变化并对其进行张拉。

2.根据权利要求1所述的自感知双向预应力调控系统，其特征在于，所述长边单向张拉应力组件（23）包括：

L型稳固支承板（9），所述L型稳固支承板（9）固定设置在大跨桁架（1）上；

张拉锚固板（8），所述张拉锚固板（8）设置在所述L型稳固支承板（9）的外侧；

液压调控千斤顶（6），所述液压调控千斤顶（6）设置在所述L型稳固支承板（9）和所述张拉锚固板（8）之间；

应力传感器（5），所述应力传感器（5）穿设固定在所述长边预应力筋（4）上，并设置在所述L型稳固支承板（9）和张拉锚固板（8）之间，用于监测长边预应力筋（4）的应力变化，并控制所述长边单向张拉应力组件（23）和所述长边双向张拉应力组件（21）的液压调控千斤顶（6）同时对长边预应力筋（4）进行张拉。

3.根据权利要求1所述的自感知双向预应力调控系统，其特征在于，所述短边双向张拉应力组件（31）包括：

两个应力伸缩器，两个所述应力伸缩器对称设置，两段所述短边预应力筋（41）的端部均穿过两个所述应力伸缩器，并通过外侧的应力伸缩器固定；

液压调控千斤顶（6），所述液压调控千斤顶（6）设置在两个所述应力伸缩器之间，并分别顶撑两个所述应力伸缩器；

应力传感器（5），所述应力传感器（5）对称穿设固定在两个应力伸缩器的外侧，用于分别监测两段所述短边预应力筋（41）的应力变化，并控制液压调控千斤顶（6）同时对两段所述短边预应力筋（41）进行张拉。

4.根据权利要求3所述的自感知双向预应力调控系统，其特征在于，所述短边双向张拉应力组件（31）还包括：

抬高底座（12），所述抬高底座（12）设置在所述应力伸缩器的底部，用于提升所述短边预应力筋（41）沿短边方向的高度。

5.根据权利要求2或3所述的自感知双向预应力调控系统，其特征在于，所述应力传感器（5）为光纤光栅应力传感器，包括：

连接夹持套管（51），所述连接夹持套管（51）套设固接在所述长边预应力筋（4）上，所述连接夹持套管（51）外侧沿其长度方向开设有凹槽；

光纤光栅表面应变计（52），所述光纤光栅表面应变计（52）以预紧的方式沿其两端胶结在所述凹槽内表面。

6.根据权利要求1所述的自感知双向预应力调控系统，其特征在于，还包括：

多个长边预应力筋稳固串联板（24）和多个短边预应力筋稳固串联板（32），分别布置在所述大跨桁架（1）的长边方向以及短边方向，所述长边预应力筋（4）以及短边预应力筋（41）对应从所述长边预应力筋稳固串联板（24）和短边预应力筋稳固串联板（32）中穿设，并且所述短边预应力筋（41）的穿设高度高于所述长边预应力筋（4）。

7.根据权利要求1所述的自感知双向预应力调控系统，其特征在于，还包括：

双向预应力筋稳固串联板（22），设置在所述长边预应力筋（4）以及短边预应力筋（41）的交叉节点处，用于将所述长边预应力筋（4）以及短边预应力筋（41）连接为整体。

8.一种双向预应力调控的大跨桁架，其特征在于，该大跨桁架安装有根据权利要求1-7任一项所述的自感知双向预应力调控系统。

9.一种根据权利要求1-7任一项所述的自感知双向预应力调控系统的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：安装长边应力监控装置（2）和短边应力监控装置（3）：

在大跨桁架（1）施工完毕后，将长边单向张拉应力组件（23）、长边双向张拉应力组件（21）和双向预应力筋稳固串联板（22）沿长边方向固定安装在大跨桁架（1）上的两边跨；

将短边双向张拉应力组件（31）沿短边方向固定安装在大跨桁架（1）上对称的两中跨；

S20：在长边预应力筋（4）以及短边预应力筋（41）的一端确定位置安装应力传感器（5）；

S30：进行预应力筋的穿设和锚固：

将长边预应力筋（4）分为两段，两段同时进行，两段长边预应力筋（4）其中一端穿过长边单向张拉应力组件（23），另一端穿过长边双向张拉应力组件（21），分别在长边双向张拉应力组件（21）外侧同时张拉两段所述长边预应力筋（4），张拉完毕后进行锚固；

将短边预应力筋（41）分为两段，两段同时进行，两段短边预应力筋（41）其中一端锚固于双向预应力筋稳固串联板（22），另一端穿过短边双向张拉应力组件（31），张拉锚固方法同上；

S40：所有部件安装并张拉锚固完毕，形成完整的自感知双向预应力调控系统，通过长边应力监控装置（2）和短边应力监控装置（3）分别对长边预应力筋（4）以及短边预应力筋（41）内的应力变化进行监测与调控。