[发明专利]混凝土桥梁预应力筋张拉力的动态实时监控方法及专用预应力施工系统

说明书

技术领域

本发明属于桥梁施工，特别是指一种混凝土桥梁预应力筋张拉力的动态实时监控方法及专用预应力施工系统。

背景技术

在我国高速铁路建设中，由于桥梁具有平顺性好、线路不易沉降、节省土地、运行安全等特点，在线路长度中占有了绝对的比例。而预应力混凝土式桥梁又具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的特点，对节约钢材、减小结构截面尺寸、降低结构自重、防止开裂和减少挠度都十分有效，可以使桥梁结构设计得更为经济、轻巧与美观。

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，且有效地提高了桥梁的经济效益和外观形态，同时也为促进我国桥梁建设发展起到了不可估量的作用。而在进行预应力技术建设时，必须对其精心设计才能将预应力技术的效果充分发挥，提高桥梁的质量和性能。因此桥梁预应力施工是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序。

目前桥梁施工中预应力技术应用实际中还存在着一些较为严峻的问题，这些问题不仅影响到预应力施工的正常进行，同时还对桥梁的质量和性能产生了严重影响。桥梁施工质量直接反映为有效预应力质量，主要体现为预应力损失严重，有效预应力和不均匀度达不到设计要求。预应力损失严重导致梁体受弯受压、承载力降低、耐久度降低甚至出现梁体裂缝、断裂情况出现；预应力不足会导致后期使用中梁体下挠而开裂；预应力过度则会导致梁体后期徐变上拱致使线路不平顺甚至预应力筋断裂，直接关系到线路运营的安全。

目前，铁路桥梁的预应力施工大多仍采用传统的人工操作油泵驱动千斤顶进行张拉，通过油表读数换算出张拉力、采用普通量具测量钢绞线的伸长值，施工数据人工记录并通过人工比对张拉力与伸长值的关系来执行预应力张拉的双控要求。由于施工过程中大量的人工干预因素，预施张拉力的随意性及离散性较大，所有数据只能在张拉完成后测取结果，张拉力控制精度低，缺 乏有效的质量控制手段，难以实现预施应力准确控制，施工效率低。而近年来新发展的采用“智能张拉”设备施工的方式也是在供油端单点测量液压系统压力转换为张拉力的方式，其操作过程繁杂且测量精度低，难以保证张拉质量，后期仍可掺入大量的人工干预。更重要的是张拉设备也只是在张拉完成后知道结果，无法在整个张拉过程中进行控制。

按照《铁路桥涵施工规范》(TB 10203-2002)中9.4.8条规定，预应力筋的预施应力应满足“以应力控制为主，伸长值做为校核”的要求，张拉力加载的整个过程中应进行预应力与伸长值动态校核。而以往的施工方式只能对最终张拉结果进行校核，若张拉过程中出现误操作或张拉力偏差较大，导致钢绞线滑丝、断丝，此时伸长值存在较大偏差，均无法通过伸长值的异常而及时发现险情，可造成预应力拉断、夹具弹出、梁端压溃等严重的施工或人员安全事故。因此传统施工工艺难于满足“以应力控制为主，伸长值做为校核”的双控要求。

同时，以往的“智能张拉”设备控制方式及工艺上存在的主要问题如下：一是硬件以单一传感器采集的液压压力替代实测张拉力或采集实测张拉力到达程序预设目标值为张拉加载动作终止的唯一条件，传感器检测点单一，不能自身进行校合，一旦传感器出现数据跳变或发生故障后设备张拉施工将出现严重问题；二是工艺方式上只是人为手动输入张拉力和伸长值，不能自己计算是否正常，输入错误也将影响张拉施工的结果；同时所有张拉的数据只能在张拉完成后系统计算产生结果，发现问题也无法弥补；三是张拉施工中可能出现钢绞线滑丝、断丝等情况，使得钢绞线当前张拉力与伸长量间的对应关系出现异常，不能及时发现该异常情况而继续张拉加载可造成钢绞线断裂、锚穴局部压溃，或预应力不足产生梁体竖向开裂影响结构安全和耐久性、造成运营安全隐患。因此，研制并实现可用于现场预应力施工作业的高精度、高智能、全过程的预应力自动张拉设备，在预应力筋张拉过程中实时进行张拉力与伸长值之间关系的动态判断，采用智能传感器直接测量张拉力及伸长量，采用液压油泵、千斤顶等输出张拉动力，通过智能控制进行连续张拉加载，直至实测张拉力到达目标值才终止张拉加载动作，能有效检测预应力施 工各关键环节质量，具有较为显著的社会及经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土桥梁预应力筋张拉力的动态实时监控方法及专用预应力施工系统，能够在预应力筋张拉过程中实时进行张拉力与伸长值之间关系的动态调控，从而达到在预应力筋张拉作业中准确施加预应力、提高张拉精确度及张拉速度的目的。

本发明的整体技术解决方案是：

混凝土桥梁预应力筋张拉力的动态实时监控方法，包括以下步骤：

A、初始化

A1、测力装置的初始化标定