[发明专利]桥梁内置空芯力传感器卡套式张拉系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于铁路、公路及大吨位预应力钢筋混凝土张拉施工的桥梁数字张拉方法及装置，尤其涉及通过大力值传感器检测反馈张拉力的桥梁张拉系统及方法。

背景技术

在预应力混凝土桥梁生产中，施加预应力普遍采用的是后张法：即先灌注混凝土桥身，待混凝土具有强度后，再在桥身预留的孔道内穿入钢绞线，并在桥身两端特意伸出的钢绞线的头上分别安装工作锚具、穿心张拉油缸和工具锚具。然后通过工具锚具将钢绞线卡紧，桥梁两端同时启动油缸，钢绞线在工具锚具的带动下随油缸拉紧并伸长承受张拉力。当张拉力达到工艺要求时，油缸静停后回缩，此时工具锚具松回，工作锚具锁住钢绞线使之无法回缩，于是钢绞线上的张拉力通过工作锚具对桥身施加预应力。具体的，钢绞线穿入到桥梁内；包括工作锚、工具锚及穿心张拉油缸一端固定在桥梁上，另一端通过工作锚固定在钢绞线上，以相对桥梁拉伸该钢绞线。

在上述方法中，钢绞线所承载的预应力值非常重要，关系到桥梁可承受的载荷和使用寿命，所以要求有较高的精度保障。但是这个力值的检测和显示却存在很大问题：因为条件的限制，钢绞线承载的力值并不能直接检测与读取，通常这个力值是由张拉油缸的液压系统显示值换算得来的。换算方法为张拉力值F通过压力表或压力传感器显示的油压值P与油缸张拉端截面积A和摩擦系数μ乘积的换算值：

F＝PAμ

其中压力值P显示会由于仪表精度、视值等原因导致存在较大的误差；因为张拉力值吨位很大，所以需要油缸截面积A也必须很大，此时油缸张拉端截面积A也就将P的误差放大了上百倍；同时因为活塞运动要克服摩擦力，这个力因为摩擦系数μ在活塞动静运动中并不是一个常数，存在非线性变化，具有相当大的不确定性。由此可以看出，这种间接得到的张拉力值误差很大不能满足现在制造高性能、高可靠性桥梁的要求。

显而易见，要保证桥梁的预应力精度，需要直接测控张拉时钢绞线力系的张拉力值，这就需要在力系中串入测力传感器。但是受桥梁本身的结构和大吨位力传感器体积大的限制，在张拉油缸的后端或前端串入相应吨位的力传感器存在很大困难。这是因为系统要增加较大的尺寸和重量，相应的也大大增加了人工材料的浪费，很难普遍使用。

在使用时需要在桥梁钢绞线两端都连接穿心张拉油缸，这样就使得桥梁两端的钢绞线预留750mm左右。以分别连接穿心张拉油缸，并在张拉完毕后还要切除多余部分。现有技术中每片桥梁有钢绞线几十根到几百根不等，大的箱式桥梁甚至还要多很多，以每端去掉400～500mm钢绞线，每孔桥梁要至少切掉几十公斤到几百公斤，这样会造成数量可观的浪费。

针对以上问题国内各界也出现一些解决办法：

1)为解决张拉精度低的问题，在液压系统中使用压力传感器测量油压，与计算机配合组成自动调节控制系统，虽然提高了测量油压精度，但仍然是间接测力系统，克服不了油缸截面放大误差和摩擦阻力误差这两个主要因素的干扰；这种非线性干扰，人为较难控制。

2)采用前卡式油缸张拉法，这种方法是用内孔较大的穿心张拉油缸，将张拉锚具放在油缸内部，改油缸尾部操作为油缸内部操作。这样钢绞线可不全部穿过整个油缸，可以缩短钢绞线的预留长度。但由于穿心张拉油缸内部操作空间狭窄，从油缸后部伸进工具操作很繁琐，虽然省了材料但费工费时较多，且张拉力值仍然使用压力表。

3)在油缸前端或后端串联力传感器，此时进一步增加了串联传感器占用的钢绞线长度,即增加了体积使施工难度加大，又加长了钢绞线工艺长度。

发明内容

针对现有技术中存在的预应力钢筋混凝土张拉施工的桥梁的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种桥梁内置空芯力传感器卡套一体式张拉系统及方法。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种用力传感器测量桥梁张拉力的卡套式张拉系统的穿心张拉油缸14，包括活塞、空芯力传感器10、外卡套7、内卡套工具锚组件8、工具夹片12；其中所述空芯力传感器10的远端固定在穿心张拉油缸14上，且空芯力传感器10的近端固定在外卡套7的远端，且外卡套7的近端可拆卸的固定在内卡套工具锚组件8上；其中所述内卡套工具锚组件8中心设有使所述钢绞线穿过的孔9，以使钢绞线13通过工具夹片12卡紧固定在内卡套工具锚组件8的孔9上。其中，所述内卡套工具锚组件8外周设有凸齿，且所述外卡套7的内壁上设有凹卡槽，以使内卡套工具锚组件8的凸齿插入外卡套7的凹卡槽内并旋转到预定角度后扣接固定在一起。

其中，还包括用于将所述内卡套工具锚组件8与外卡套7固定在一起的定位销11。