预应力束等力均匀张拉智能张拉系统及其用于预应力束等力均匀张拉的方法

摘要

一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统，包括m台等力预紧整体张拉智能千斤顶、高压油管、数据线、n个智能液压泵站和控制系统，所述等力预紧整体张拉智能千斤顶由绞线等力预紧装置、整体张拉夹持装置、穿心整体张拉装置和位移测量装置组成；工作状态下，待张拉预应力束两端的钢绞线穿过工作锚板、工作夹片、限位板和工具夹片与等力预紧整体张拉智能千斤顶的绞线等力预紧装置的锚固端相连；等力预紧整体张拉智能千斤顶的各千斤顶与泵站之间通过高压油管连接，等力预紧整体张拉智能千斤顶与控制系统之间通过数据线相连接。该系统张拉质量好、工作效率高，能克服现有整束张拉的预应力智能张拉系统存在的问题。m、n为大于等于2小于50的任意偶数。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程张拉系统及其应用，特别是一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统及其用于预应力束等力均匀张拉的方法。

背景技术

预应力束的张拉是在混凝土达到一定的强度时，采用预应力张拉机具进行张拉；张拉机具系统一般包括油压千斤顶、配套的高压油泵、压力表及外接油管等组成，它与锚具配套使用。

近几年来，国内外掀起了预应力智能张拉热；预应力智能张拉是采用智能张拉系统，对预应力束进行自动、同步和精确张拉；它是通过计算机控制张拉油泵和千斤顶，利用测力传感器和位移传感器的测量数据反馈，实现预应力同步和精确张拉，同时对张拉过程数据进行储存，可随时调看历史数据；这样可消除人为因素干扰，能有效地保证预应力张拉施工质量。

国内申请的智能张拉系统专利比较多，但其结构基本都一样，包括智能千斤顶、智能泵站、控制系统（独立或嵌入泵站）内；其千斤顶是采用整体张拉的形式，每个千斤顶包含一套工作锚、一套工具锚，先利用工具锚将所有预应力绞线锚固进行张拉，然后放张再进行；这些专利采用的智能千斤顶及张拉系统，都是整束张拉的，没有对束内的单根绞线进行张拉；预应力束钢绞线穿束以后，钢绞线两端同时装上工具锚及夹片进行预应力整束张拉，而未调整各单根绞线的张力，势必造成预应力束内各钢绞线受力不均；预应力束的初应力均匀性不保障，易出现断丝或滑丝现象，并影响预应力束松弛性能，成为有效预应力长期损失过大的主要原因之一；如果预应力束钢绞线穿束、安装工具锚之后，再采用单根钢绞线用千斤顶进行逐根预紧张拉，可做到初应力均匀，但对于数根甚至数十根钢绞线组成的预应力束而言，工作效率太低；目前国内外，尚无集成预应力束整束张拉和各钢绞线初应力等力张拉两需求于一体化的预应力张拉系统。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统，该系统是一种集成预应力束各钢绞线等初应力张拉和整束张拉功能于一体的预应力束等力均匀张拉智能张拉系统，同时提供了将该系统用于预应力束等力均匀张拉的方法，以解决已有技术存在的上述问题。

解决上述问题的技术方案是：一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统，其特征在于：所述预应力束等力均匀张拉智能张拉系统包括m台等力预紧整体张拉智能千斤顶、高压油管、数据线、n个智能液压泵站和控制系统；m、n的取值范围是：m、n分别为大于等于2小于50的任意偶数；

所述等力预紧整体张拉智能千斤顶由绞线等力预紧装置、整体张拉夹持装置、穿心整体张拉装置和位移测量装置四部分组成；穿心整体张拉装置位于等力预紧整体张拉智能千斤顶的最后端，整体张拉夹持装置通过螺栓安装于穿心整体张拉装置的活塞上；绞线等力预紧装置通过螺栓安装于整体张拉夹持装置的固定活塞上；位移测量装置通过螺栓安装于穿心整体张拉装置上；

所述智能液压泵站是为千斤顶顶提供动力，通过泵站输出的液压动力驱动千斤顶伸缸及缩缸；每个智能液压泵站包括电机、柱塞泵、控制阀、液压变送器和油箱；每台泵站可驱动一台或者多台等力预紧整体张拉智能千斤顶；

所述控制系统包括集成于智能液压泵站内的集成控制系统或独立设置的独立控制系统；包括由带有控制系统的一台主智能液压泵站以及多台副泵站各自驱动一台或者多台等力预紧整体张拉智能千斤顶；或者是一个控制系统控制多台智能液压泵站，智能液压泵站驱动一台或者多台等力预紧整体张拉智能千斤顶；

工作状态下，待张拉预应力束两端的钢绞线穿过工作锚板、工作夹片、限位板和工具夹片与等力预紧整体张拉智能千斤顶的绞线等力预紧装置的锚固端相连；等力预紧整体张拉智能千斤顶的各千斤顶与泵站之间通过高压油管连接，等力预紧整体张拉智能千斤顶与控制系统之间通过数据线相连接。

所述的预应力束等力均匀张拉智能张拉系统的进一步技术方案是：所述等力预紧整体张拉智能千斤顶的绞线等力预紧装置包括单根预紧活塞、密封组件、后端盖、缸筒、前端盖和工具夹片，后端盖和前端盖通过螺纹安装在缸筒上，密封组件安装在单根预紧活塞上，将整个绞线等力预紧装置分成独立的密封张拉腔体和密封回程腔体；所有单根预紧活塞的密封张拉腔体相互连通，所有单根预紧活塞的密封回程腔体相互连通。

所述等力预紧整体张拉智能千斤顶的整体张拉夹持装置包括固定活塞、顶锚组件、工具锚板、活动缸筒、工具夹片、紧锚压板和预紧弹簧；顶锚组件通过螺栓安装固定在活动缸筒上，工具锚板通过螺栓安装固定在固定活塞上，紧锚压板通过螺栓安装固定在活动缸筒上，工具夹片和预紧弹簧安装在工具锚板上，通过紧锚压板预紧固定；活动缸筒左右移动，带动顶锚组件和紧锚压板实现自动夹持和松锚。

所述等力预紧整体张拉智能千斤顶的穿心整体张拉装置包括定位螺母、堵头、活塞、油缸、穿心套、后密封板、压紧环、后定位板和导向筒；活塞安装在油缸内，油缸两端通过螺纹安装定位螺母、堵头、后密封板和压紧环；穿心套安装在堵头上；导向筒通过螺纹安装在定位螺母上，后定位板与导向筒匹配并通过螺栓安装于穿心套上。

相关的另一技术方案是：一种预应力束等力均匀张拉的方法，它是利用本发明上述的预应力束等力均匀张拉智能张拉系统实现预应力束等力均匀张拉的方法，在实施过程中，等力预紧整体张拉智能千斤顶对预应力束内的各根钢绞线分别采用一个顶紧装置，各顶紧装置采用连通等压，对钢绞线的初始应力进行等力预紧；预应力束等力均匀张拉智能张拉系统对预应力束进行整束张拉夹片夹持、多顶进行整束同步分级张拉，同时自动记录预应力束等力均匀张拉过程中钢绞线的伸长值。

所述的一种预应力束等力均匀张拉的方法的具体步骤是：

A、系统安装：

A1、穿索及安装工作锚板、工作夹片、限位板、工具夹片；

将待张拉预应力束两端的钢绞线穿过工作锚板、工作夹片、限位板和工具夹片与等力预紧整体张拉智能千斤顶的绞线等力预紧装置的锚固端相连；

A2、安装等力预紧整体张拉智能千斤顶以及控制系统：

将等力预紧整体张拉智能千斤顶的各千斤顶与泵站之间通过高压油管连接，等力预紧整体张拉智能千斤顶与控制系统之间通过数据线相连接；

B、张拉：

B1、多根绞线等力预紧张拉：由绞线等力预紧装置进行多根绞线等力预紧张拉；

B2：整束张拉夹片夹持、多顶进行整束同步分级张拉：当经B1步骤、多根绞线等力预紧张拉预紧到设计张拉力的10%时，系统自动选择由整体张拉夹持装置进行整束张拉夹片夹持，夹持到位；绞线等力预紧装置各预紧活塞回缩，然后由穿心整体张拉装置进行整束同步分级张拉和停顿；

C：卸载锚固、松夹：待张拉保压完成后，进行缓慢卸载完成，整体张拉夹持装置开始松开夹片，拆除等力预紧整体张拉智能。

本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统是集成预应力束钢绞线单根张拉和整体张拉的功能于一体的张拉系统，对预应力束初应力和整束张拉力，分别一次性张拉到位，而且为智能千斤顶、智能泵站组合的智能张拉系统，因此本发明之一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统及其用于预应力束等力均匀张拉的方法具有以下特点和有益效果：

1、张拉质量好、能克服现有整束张拉的预应力智能张拉系统存在的预应力束束内各钢绞线受力不均；预应力束的初应力均匀性不保障，易出现断丝或滑丝现象的问题：

发明之一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统及其用于预应力束等力均匀张拉的方法在实施过程中，等力预紧整体张拉智能千斤顶对预应力束内的各根钢绞线分别采用一个顶紧装置，各顶紧装置采用连通等压，对钢绞线的初始应力进行等力预紧；预应力束等力均匀张拉智能张拉系统对预应力束进行整束张拉夹片夹持、多顶进行整束同步分级张拉；

而现有的预应力智能张拉系统都是整束张拉的，没有对束内的单根绞线进行张拉；预应力束钢绞线穿束以后，钢绞线两端同时装上工具锚及夹片进行预应力整束张拉，而未调整各单根绞线的张力，势必造成预应力束束内各钢绞线受力不均；预应力束的初应力均匀性不保障，易出现断丝或滑丝现象。

2、工作效率高：

本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统是集成预应力束钢绞线等力预紧和整体张拉的功能于一体的张拉系统，对预应力束初应力和整束张拉力，分别一次性张拉到位，工作效率高。

3、结构形式多样、适用范围广：

①本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统可由一台智能液压泵站驱动一台整体张拉智能千斤顶组成，完成多根绞线等力预紧及整体张拉连续无间断作业功能。

②本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统也可由一台主智能液压泵站和多台副泵站各自驱动一台或者多台等力预紧整体张拉智能千斤顶组成，完成多根绞线等力预紧及整体张拉连续无间断作业功能。

③本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统还可由一台控制系统控制多台智能液压泵站，智能液压泵站驱动一台或者多台等力预紧整体张拉智能千斤顶组成，完成多根绞线等力预紧及整体张拉连续无间断作业功能。

下面，结合附图和实施实例对本发明之一种预应力束等力均匀张拉智能张拉系统及其用于预应力束等力均匀张拉的方法的技术特征进一步的说明。

附图说明

图1是预应力束等力均匀张拉智能张拉系统的整体结构示意图之一（单束等力均匀张拉智能张拉系统）；

图2是预应力束等力均匀张拉智能张拉系统的整体结构示意图之二（多束等力均匀张拉智能张拉系统图）；

图3是预应力束等力均匀张拉智能张拉系统的控制原理图；

图4是等力均匀张拉智能张拉千斤顶结构及安装状态示意图；

图5是等力预紧整体张拉智能千斤顶的绞线等力预紧装置结构示意图；

图6是等力预紧整体张拉智能千斤顶的整体张拉夹持装置结构示意图；

图7是等力预紧整体张拉智能千斤顶的穿心整体张拉装置结构示意图。

图中：

1-智能液压泵站，2-张拉千斤顶；

3-等力预紧整体张拉智能千斤顶，31-绞线等力预紧装置，32-整体张拉夹持装置，33-穿心整体张拉装置；

311-单根预紧活塞，312-后端盖，313-密封组件，314-缸筒，315-前端盖，316-工具夹片；

321-固定活塞，322-顶锚组件，323-工具锚板，324-活动缸筒，325-工具夹片，326-紧锚压板，327-预紧弹簧；

331-定位螺母，332-堵头，333-活塞，334-油缸，335-穿心套，336-后密封板，337-压紧环，338-后定位板，339-导向筒；

4-高压油管，5-数据线，6-限位板，7-工作夹片，8-工作锚板，9-钢绞线，10-梁体，11-工具夹片。

具体实施方式

实施例一：

一种单束预应力束等力均匀张拉智能张拉系统：

如图1所示，所述预应力束等力均匀张拉智能张拉系统包括2台等力预紧整体张拉智能千斤顶3、高压油管4、数据线5、2个智能液压泵站1和控制系统2；

如图4所示，所述等力预紧整体张拉智能千斤顶3由绞线等力预紧装置31、整体张拉夹持装置32、穿心整体张拉装置33和位移测量装置34四部分组成；穿心整体张拉装置33位于等力预紧整体张拉智能千斤顶的最后端，整体张拉夹持装置32通过螺栓安装于穿心整体张拉装置33的活塞上；绞线等力预紧装置31通过螺栓安装于整体张拉夹持装置32的固定活塞上；位移测量装置34通过螺栓安装于穿心整体张拉装置33上；

所述智能液压泵站1是为千斤顶顶提供动力，通过泵站输出的液压动力驱动千斤顶伸缸及缩缸；每个智能液压泵站包括电机、柱塞泵、控制阀、液压变送器和油箱；每台泵站可驱动一台或者多台等力预紧整体张拉智能千斤顶（图1中，两台泵站分别驱动一台等力预紧整体张拉智能千斤顶；

所述控制系统2包括集成于智能液压泵站内的集成控制系统或独立设置的独立控制系统；

工作状态下，待张拉预应力束两端的钢绞线穿过工作锚板8、工作夹片7、限位板6和工具夹片11与等力预紧整体张拉智能千斤顶3的绞线等力预紧装置31的锚固端相连；等力预紧整体张拉智能千斤顶3的各千斤顶与泵站之间通过高压油管4连接，等力预紧整体张拉智能千斤顶与控制系统2之间通过数据线5相连接。

如图5所示，所述等力预紧整体张拉智能千斤顶3的绞线等力预紧装置31包括：单根预紧活塞311、密封组件313、后端盖312、缸筒314、前端盖315和工具夹片316，后端盖312和前端盖315通过螺纹安装在缸筒314上，密封组件313安装在单根预紧活塞311上，将整个绞线等力预紧装置分成独立的密封张拉腔体和密封回程腔体；所有单根预紧活塞311的密封张拉腔体相互连通，所有单根预紧活塞311的密封回程腔体相互连通。

如图6所示，所述等力预紧整体张拉智能千斤顶3的整体张拉夹持装置32包括：固定活塞321、顶锚组件322、工具锚板323、活动缸筒324、工具夹片325、紧锚压板326和预紧弹簧327；顶锚组件通过螺栓安装固定在活动缸筒324上，工具锚板323通过螺栓安装固定在固定活塞311上，紧锚压板326通过螺栓安装固定在活动缸筒324上，工具夹片325和预紧弹簧327安装在工具锚板325上，通过紧锚压板326预紧固定。活动缸筒324左右移动，带动顶锚组件322和紧锚压板326实现自动夹持和松锚。

如图7所示，所述等力预紧整体张拉智能千斤顶3的穿心整体张拉装置33包括：定位螺母331、堵头332、活塞333、油缸334、穿心套335、后密封板336、压紧环337、后定位板338和导向筒339；活塞333安装在油缸334内，油缸334两端通过螺纹安装定位螺母331、堵头332和后密封板336、压紧环337；穿心套335安装在堵头332上；导向筒339通过螺纹安装在定位螺母331上，后定位板338与导向筒339匹配并通过螺栓安装于穿心套335上。

作为本发明实施例一的一种变换，所述的预应力束等力均匀张拉智能张拉系统的等力预紧整体张拉智能千斤顶3的个数m可以增加或减少， m的取值范围是：m为大于等于2小于50的任意偶数，根据需要整束张拉的预应力束的束数而定，如图2表示两束预应力束，则等力预紧整体张拉智能千斤顶3的个数m为4，两束预应力束两端分别有两台等力预紧整体张拉智能千斤顶3。

作为本发明实施例一的一种变换，智能液压泵站1的个数n和控制系统2的控制方式也可以有以下几种方式：

①本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统可由一台智能液压泵站驱动一台整体张拉智能千斤顶组成，完成多根绞线等力预紧及整体张拉连续无间断作业功能；

②本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统也可由一台主智能液压泵站和多台副泵站各自驱动一台或者m台等力预紧整体张拉智能千斤顶组成，完成多根绞线等力预紧及整体张拉连续无间断作业功能；

③本发明之预应力束等力均匀张拉智能张拉系统还可由一台控制系统控制n台智能液压泵站，1台智能液压泵站驱动一台或者m台等力预紧整体张拉智能千斤顶组成，完成多根绞线等力预紧及整体张拉连续无间断作业功能；m、n的取值范围是：m、n分别为大于等于2小于50的任意偶数。

图4所示，为一台智能液压泵站驱动一台整体张拉智能千斤顶。

由于由控制系统控制液压泵站驱动一台整体张拉智能千斤顶的控制系统结构以及控制方式都是本领域技术人员利用现有技术能够实施的，此处不再赘述。

实施例二

一种预应力束等力均匀张拉的方法：

该方法是利用实施例一所述的预应力束等力均匀张拉智能张拉系统实现预应力束等力均匀张拉的方法，在实施过程中，等力预紧整体张拉智能千斤顶对预应力束内的各根钢绞线分别采用一个顶紧装置，各顶紧装置采用连通等压，对钢绞线的初始应力进行等力预紧；预应力束等力均匀张拉智能张拉系统对预应力束进行整束张拉夹片夹持、多顶进行整束同步分级张拉，同时，预应力束等力均匀张拉智能张拉系统在预应力束等力均匀张拉过程中自动记录钢绞线伸长值

该方法的具体步骤是：

A、系统安装：

A1、穿索及安装工作锚板、工作夹片、限位板、工具夹片；

将待张拉预应力束两端的钢绞线穿过工作锚板8、工作夹片7、限位板6和工具夹片11与等力预紧整体张拉智能千斤顶3的绞线等力预紧装置31的锚固端相连；

A2、安装等力预紧整体张拉智能千斤顶3以及控制系统：（参见图1、图2）

将等力预紧整体张拉智能千斤顶的各千斤顶与泵站之间通过高压油管4连接，等力预紧整体张拉智能千斤顶与控制系统2之间通过数据线5相连接；

B、张拉：

B1、多根绞线等力预紧张拉：由绞线等力预紧装置31进行多根绞线等力预紧张拉；

B2：整束张拉夹片夹持、多顶进行整束同步分级张拉：当经B1步骤、多根绞线等力预紧张拉预紧到设计张拉力的10%时，系统自动选择由整体张拉夹持装置32进行整束张拉夹片夹持，夹持到位；绞线等力预紧装置31各预紧活塞回缩，然后由穿心整体张拉装置33进行整束同步分级张拉和停顿；

C：卸载锚固、松夹：待张拉保压完成后，进行缓慢卸载完成，整体张拉夹持装置32开始松开夹片，拆除等力预紧整体张拉智能。