[发明专利]一种用于预应力钢束试验的智能千斤顶装置

权利要求书

1.一种用于预应力钢束试验的智能千斤顶装置，其特征在于：包括张拉千斤顶、液压油系统和计算机，张拉千斤顶通过油管与液压油系统，所述液压油系统和计算机通过信号线相连，所述张拉千斤顶上设有测量张拉位移的位移传感器和测量张拉压力的压力传感器，位移传感器和压力传感器通过信号线与计算机相连，所述计算机发出控制信号通过液压油系统控制张拉千斤顶进行张拉，将所述约束圈、喇叭口、锚垫板、张拉千斤顶和工具锚依次套在主动端的预应力钢筋束上，约束圈位于预应力管道内，用于对预应力钢筋束约束在一起，所述喇叭口设置于预应力管道端部典型梁板上预留的锥形口内，为张拉提供反力架支撑，所述锚垫板位于喇叭口外侧，使得作用于喇叭口上的支撑力均匀，所述张拉千斤顶位于锚垫板和工具锚之间，为穿心千斤顶，提供张拉动力，所述工具锚用于将预应力钢筋束外端与张拉千斤顶的张力伸缩端固定在一起；喇叭口及锚垫板安装位置的中轴线与预应力管道的中轴线重合；将约束圈、喇叭口、锚垫板、压力传感器和工具锚依次套在主动端的预应力钢筋束上，所述计算机内预置分级张拉智能算法，智能算法具体步骤如下：

步骤1、至少分四级张拉，分级张拉时，从第三级张拉开始，计算机依据最小二乘法对预应力管道的摩擦系数和局部偏差系数进行拟合计算，计算公式如下：

管道摩阻损失计算公式为F_B＝F_Ze^-(μθ+kl) 公式(1)

对于公式(2)化简得到：

n为荷载分级加载的总级数；

μ为预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数；

θ为张拉端预应力管道的曲线孔道的切线与计算截面处曲线孔道的切线之间的夹角，根据曲线孔道的曲率来计算；

k为管道每米局部偏差对摩擦影响的局部偏差系数；

x为从张拉端至计算截面的管道长度，近似取该段管道在构件纵轴上的投影长度；

c_i为第i级张拉的中间参数，为第i级张拉被动端的实测应力，为第i级张拉主动端的张拉力；

l为预应力管道的空间曲线长度；

i为预应力钢筋束加载级数；

由公式(1)和公式(3)得到

通过公式(4)得到μ_i为第i级预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数；

k_i为第i级管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

步骤2、对加载后数据进行整合记录，根据算法求出第i级时的摩阻系数实测值,通过制定n-1级摩阻参数预测第n级摩阻系数值的规则，由i-1级摩阻参数预测i级时的摩阻参数，预测公式如下：

μ_i＝n为预测的第n级张拉时预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数；

k_i＝n为预测第n级张拉时预应力管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

w_i为第i级加载的权值系数；

此步骤中n为预应力分级加载的总级数，此处n(n4)为动态加载级数，每次加载时都会进行预测与修正，在n-1级加载时预测n级值；

步骤3、假定张拉过程中钢束形状不变，计算机精确计算预测的后一级荷载下伸长量，并与实际伸长校核，对张拉预测结果不断进行动态修正，减少误差；

步骤4、预应力钢筋束分级加载完毕后的主动端、被动端进行调换，再次逐级对预应力钢筋束分级加载张力；分级张拉时，计算机读取并记录下张拉力及钢束伸长量，钢束伸长量通过张拉千斤顶的张拉行程计算得到；

步骤5、重复步骤1到4，在每级张拉过程中计算机通过最小二乘法将各级张拉下的μ和k不断进行拟合，并对预测值不断修正，反复减小误差；此外按照该算法可实时监测出钢束受力变化，通过每一级的应力实测计算值与前一级的张拉预测进行对比，计算机持续进行张拉结果的动态预测；

步骤6、计算机在最后一级张拉结束前完成最终张拉预测结果，并将最终张拉预测结果传输至张拉仪，最终应用到实际张拉修正中，进行双端张拉。

2.根据权利要求1所述的智能张拉顶装置，其特征在于：步骤1中，预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数μ和管道每米局部偏差对摩擦影响的局部偏差系数k计算公式如下：

μ＝Σ(w_iμ_i)k＝Σ(w_ik_i)。