一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法与流程

本发明属于大跨度预应力结构施工，特别涉及一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法。

背景技术：

1、预应力智能张拉技术是智能设备和综合控制系统交融的产物，配合先进的工程控制理论，实现更精确的预应力张拉工艺。目前的智能化预应力张拉技术利用应力、伸长量等参数作为控制和校核的指标，全过程控制预应力张拉施工，工作时，利用传感器对设备各处的应力进行采集，并测算钢绞线伸长量；控制系统会根据传感器测得的数据进行处理与分析，并向电机等工作设备下达实时调整指令，对张拉应力以及加载速率进行控制，从而实现智能化预应力张拉控制。

2、但是，现有的智能化预应力张拉技术仅仅能够提供加载的智能控制，仍然需要人工调节索长以实现结构索调力，人工作业存在高空作业风险，同时降低了张拉施工效率，限制了预应力张拉技术的智能化发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法，以解决上述背景技术中现有的智能化预应力张拉技术仅仅能够提供加载的智能控制，仍然需要人工调节索长以实现结构索调力的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种预应力结构索自动加载装置，包括钢梁、结构索、可调连接件、加载机构和自动调力机构；

4、所述结构索包括第一锚具和索体；所述第一锚具设置在索体端部；

5、所述可调连接件包括第二锚具和调节螺杆；所述第二锚具与钢梁连接；所述调节螺杆两端分别与第一锚具、第二锚具螺纹连接；

6、所述加载机构包括承力架、拉杆和加载千斤顶；所述承力架固设在索体上；所述拉杆两端分别与钢梁、承力架连接；所述加载千斤顶设置在拉杆上，并与承力架接触；

7、所述自动调力机构包括夹持部、安装座、支撑板、驱动电机、主齿轮、第一调节螺母和调节板；所述夹持部固设在拉杆上；所述安装座设置在夹持部上；所述支撑板包括主支撑板和从支撑板，所述主支撑板和从支撑板分别设置在两安装座内；所述驱动电机设置在主支撑板上；所述主齿轮活动设置在主支撑板上，并与驱动电机传动连接；所述第一调节螺母设置在调节螺杆上，其表面设置齿环；所述调节板上设置边齿条和中齿条，所述边齿条和中齿条分别与主齿轮、第一调节螺母啮合连接，所述调节板与从支撑板滑动连接。

8、进一步地，所述支撑板滑动插设在安装座内；所述自动调力机构还包括变位千斤顶，所述变位千斤顶设置在夹持部上，其顶部与支撑板固连。

9、进一步地，所述自动调力机构还包括从齿轮，所述从齿轮活动设置在从支撑板上；所述调节板与从齿轮啮合连接。

10、进一步地，所述调节螺杆两端的螺纹方向相反；所述自动调力机构还包括第二调节螺母，所述第二调节螺母设置在调节螺杆上，其内螺纹与第一调节螺母的内螺纹方向相反，其外表面设置齿环，并与调节板啮合连接。

11、进一步地，所述夹持部包括下夹板和上盖板；所述下夹板横跨调节螺杆和拉杆设置，且位于调节螺杆下方；所述上盖板与下夹板固连。

12、进一步地，所述安装座对称设置在两上盖板上，为十字型槽体；所述支撑板两侧面底部设置限位块，所述支撑板与限位块共同组成十字形结构，所述十字形结构与十字型槽体配合。

13、进一步地，所述钢梁上设置连接板，所述连接板上设置长椭圆形孔，所述长椭圆形孔的中心线与结构索张拉成型后的轴线一致；所述可调连接件还包括连接叉耳，所述连接叉耳两端分别与连接板、第二锚具连接。

14、进一步地，所述钢梁上设置反力板；所述加载机构还包括反力叉耳，所述反力叉耳两端分别与反力板、拉杆连接。

15、进一步地，所述加载千斤顶外侧设置行程开关；所述连接板端部设有限位开关，所述连接叉耳内设置接触板。

16、一种预应力结构索自动加载装置的控制方法，包括以下步骤，

17、s1、建立整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算，得到结构索的位形和索力，以此设计结构索的索长、加载机构的额定值和自动调力机构的额定值；

18、s2、安装结构索，包括如下步骤：

19、s21、将结构索通过可调连接件与钢梁连接；

20、s22、将加载机构安装在结构索和钢梁上；

21、s23、将自动调力机构安装在调节螺杆和拉杆上；

22、s3、启动加载千斤顶，当加载千斤顶碰触行程开关时，停止加载；

23、s4、启动自动调力机构，调节可调连接件的长度，包括如下步骤：

24、s41、控制驱动电机正转，带动主齿轮正向转动，调节板向一侧移动，通过第一调节螺母和第二调节螺母带动调节螺杆转动；

25、s42、关闭驱动电机，主齿轮随之停止转动；

26、s43、控制变位千斤顶将支撑板顶起，调节板随之上升，并与第一调节螺母、第二调节螺母分离；

27、s44、控制驱动电机反转，带动主齿轮反向转动，调节板向另一侧移动复位；

28、s45、控制变位千斤顶回缩，使支撑板回落至安装座内；

29、s46、重复步骤s41-s46，直至连接叉耳碰触限位开关，停止工作；

30、s5、重复步骤s3-s4，直至结构索的索力达到设计值；

31、s6、复核结构索的索力；

32、s7、拆除自动调力机构和加载机构，转动第一调节螺母和第二调节螺母，使二者分别与第一锚具、第二锚具顶紧，完成结构索的张拉施工。

33、本发明具有以下有益效果：

34、1、本发明提供的一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法，加载机构和自动调力机构相互配合，能够实现自动化的张拉-调力循环，直至张拉至索力设计值，自动完成整个张拉过程，实现对张拉力、加载速度和索力进行精确而动态地控制，无需施工人员高空作业，降低施工强度，提高施工效率和施工质量。

35、2、本发明提供的一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法，驱动电机通过控制主齿轮转向控制调节板的移动方向，使调节板能够往复运动，通过变位千斤顶控制调节板与调节螺母的啮合与分离，保证调节板对调节螺杆的单向控制，进而能够在较小空间内，实现可调连接件的长度调节，进而调节索力。

36、3、本发明提供的一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法，加载千斤顶逐级加压，当加载千斤顶碰触行程开关时，停止加载，然后启动自动调力机构进行调力，当连接叉耳碰触限位开关时，停止调力，通过行程开关和好限位开关能够有效保证张拉调力精度，且保证二者的相互配合，保证张拉效果。

37、4、本发明提供的一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法，施工完成后，加载机构和自动调力机构能够拆卸，并进行周转使用。

技术特征：

1.一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，包括钢梁（1）、结构索（2）、可调连接件（3）、加载机构（4）和自动调力机构（5）；

2.根据权利要求1所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述支撑板（504）滑动插设在安装座（503）内；所述自动调力机构（5）还包括变位千斤顶（508），所述变位千斤顶（508）设置在夹持部上，其顶部与支撑板（504）固连。

3.根据权利要求1所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述自动调力机构（5）还包括从齿轮（507），所述从齿轮（507）活动设置在从支撑板上；所述调节板（511）与从齿轮（507）啮合连接。

4.根据权利要求1所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述调节螺杆（303）两端的螺纹方向相反；所述自动调力机构（5）还包括第二调节螺母（510），所述第二调节螺母（510）设置在调节螺杆（303）上，其内螺纹与第一调节螺母（509）的内螺纹方向相反，其外表面设置齿环，并与调节板（511）啮合连接。

5.根据权利要求1所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述夹持部包括下夹板（501）和上盖板（502）；所述下夹板（501）横跨调节螺杆（303）和拉杆（403）设置，且位于调节螺杆（303）下方；所述上盖板（502）与下夹板（501）固连。

6.根据权利要求5所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述安装座（503）对称设置在两上盖板（502）上，为十字型槽体；所述支撑板（504）两侧面底部设置限位块，所述支撑板（504）与限位块共同组成十字形结构，所述十字形结构与十字型槽体配合。

7.根据权利要求1所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述钢梁（1）上设置连接板（101），所述连接板（101）上设置长椭圆形孔，所述长椭圆形孔的中心线与结构索（2）张拉成型后的轴线一致；所述可调连接件（3）还包括连接叉耳（301），所述连接叉耳（301）两端分别与连接板（101）、第二锚具（302）连接。

8.根据权利要求1所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述钢梁（1）上设置反力板（102）；所述加载机构（4）还包括反力叉耳（401），所述反力叉耳（401）两端分别与反力板（102）、拉杆（403）连接。

9.根据权利要求7所述的一种预应力结构索自动加载装置，其特征在于，所述加载千斤顶（404）外侧设置行程开关；所述连接板（101）端部设有限位开关，所述连接叉耳（301）内设置接触板。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种预应力结构索自动加载装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

技术总结
本发明公开了一种预应力结构索自动加载装置及其控制方法，属于大跨度预应力结构施工技术领域，自动加载装置包括钢梁、结构索、可调连接件、加载机构和自动调力机构；结构索包括第一锚具和索体；可调连接件包括第二锚具和调节螺杆；调节螺杆两端分别与第一锚具、第二锚具螺纹连接；加载机构包括承力架、拉杆和加载千斤顶；自动调力机构包括夹持部、安装座、支撑板、驱动电机、主齿轮、第一调节螺母和调节板。加载机构和自动调力机构相互配合，能够实现自动化的张拉‑调力循环，直至张拉至索力设计值，自动完成整个张拉过程，实现对张拉力、加载速度和索力进行精确而动态地控制，无需施工人员高空作业，降低施工强度，提高施工效率和施工质量。

技术研发人员：卢立飞,袁明明,张峥,司波,王泽强,尧金金,张致豪,尤德清,王丰
受保护的技术使用者：北京市建筑工程研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15