全自动预应力张拉装置 【技术领域】
本发明涉及土木工程中对预应力构件进行预应力处理的装置，具体为一种全自动预应力张拉装置。
背景技术
目前在土木工程领域中对预应力构件进行张拉时采用的最传统的预应力张拉系统是由油泵驱动千斤顶进行张拉，由油泵压力表读数控制张拉力，人工测量控制预应力筋张拉伸长值，存在下列缺陷：1)张拉力与压力表的标定误差和压力表读数误差较大；2)压力表读数不稳定，难以精确读数，读数速度慢，由压力表读数需换算才能知道张拉力的大小，形不成张拉力的直观概念，对控制张拉不方便；3)加压控制操作误差大，分辨率低，难于精确控制张拉力；4)人工用测量工具测量预应力筋张拉伸长值也存在读数误差大，测量过程慢，信息反馈不准确；5)张拉千斤顶、油泵与压力表的标定所需次数多，标定结果不易保持，标定所需费用高，压力表易损坏；6)施工记录人工填写，难以保证真实性。总之，效率低、精度低，无法自动实现预应力筋张拉伸长值与张拉控制应力的双重控制。张拉控制应力以及预应力筋张拉伸长值控制不准确是引起预应力结构产生裂纹，有时是导致预应力结构经常产生过大变形以至造成结构失效或报废的主要原因，也时有预应力筋拉断的严重事故出现，甚至出现伤人致死的事故。
现有技术中有具有一定自动显示控制功能的张拉装置，如专利号为00262315.3的专利技术，其包含力传感器、位移传感器和显不控制仪，将力传感器感知的张拉力信号和位移传感器感知的位移信号(即预应力筋张拉伸长值)输入到显示控制仪内，由显示控制仪在相应软件支持下对张拉力和预应力筋的伸长值进行显示和控制，当达到设定的张拉力和预应力筋伸长值时，装置可进行报警，人工停止加压。但上述地张拉装置在控制上为开环控制，即加压操作仍为人工进行，仍存在加压操作控制误差大，难于精确控制张拉力的不足和缺陷；同时，也给装置的操作和使用带来不便。
【发明内容】
本发明解决现有预应力张拉装置开环控制所造成的加压操作控制误差大，难于精确控制张拉力的问题，提供一种全自动预应力张拉装置，并只以提供该装置的硬件结构为目的。
本发明是采用如下技术方案实现的：全自动预应力张拉装置，包含由油泵驱动的张拉千斤顶、力传感器、位移传感器和张拉装置的控制总成，在油泵供油油路中设有受张拉装置控制总成控制的电磁阀。本发明中油泵驱动的张拉千斤顶是现有预应力件张拉过程中所使用的传统的千斤顶；力传感器的结构在002623153的专利文献中已有清楚、完整的公开和描述，当然本发明中的力传感器也可以采用其它的结构；位移传感器是现有的公知产品，从功能上可分为差动式、信号发射式等，从结构上可分为接触式、非接触式，其安装、固定、使用等都属公知的技术内容，对此本发明未作描述，本发明中的位移传感器引用在装置中，用于将千斤顶的位移(即预应力筋的伸长值)转变为电信号输入装置控制总成；电磁阀可采用伺服阀、数字阀等。张拉装置的控制总成的硬件结构采用可编程控制器PLC，可编程控制器PLC是现有成熟的公知计算机硬件结构、装置，其基本包含了对信号特别是模拟电信号从采集、转换、处理、存贮、显示、驱动到控制输出等过程所需的全部硬件结构，甚至还包含远程通讯与控制结构和功能，本发明选用可编程控制器PLC作为装置控制总成的硬件主体使装置制造简单，力传感器、位移传感器输出的模拟电信号接入可编程控制器的模拟信号输入端，可编程控制器PLC的控制输出端与油泵油路中的电磁阀的控制端相接。将设定的张拉力值及预应力筋的伸长值通过可编程控制器的人机界面输入可编程控制器，按下开始键，张拉装置开始工作，当张拉控制应力或预应力筋的伸长值达到所需值时，控制总成控制和驱动电磁阀关闭，装置自动停止张位，张拉力和预应力伸长值自动存贮、打印记录，代替人工记录。
本发明在现有技术的基础上通过电磁阀实现了张拉装置的闭环控制，不但实现了张拉装置的全自动控制，使整个预应力张拉过程只需一次按键就可完成，从而降低劳动强度，提高安全性，而且，整个张拉过程基本摆脱了人为操作因素，大大提高了张拉精度。本发明是计算机与控制技术在土木工程领域的应用，具有极强的领域特点，在土木工程预应力处理领域与现有技术相比，在结构上由于其闭环控制结构而具有突出的实质性特点，在效果上体现在自动化控制程度以及张拉精度方面都产生显著的进步。
本发明所述的全自动预应力张拉装置进行预应力张拉施工可保证张拉精度在1％的范围内，较传统的张拉机具(千斤顶、油泵和压力表控制张拉)和现有的张拉装置大大提高了预应力结构的张拉精度，能很好的保证设计意图。可使整个张拉过程自动化、数字化，并可实现预应力施工的远程通讯与控制，可以克服采用常规张拉施工工艺的多种缺陷，保证预应力结构施工快速、安全、准确、按照相应规范规程的控制要求进行张拉。能够在达到张拉控制应力或超出预应力筋张拉伸长值的控制范围时自动停止张拉，张拉力和预应力筋伸长值自动打印记录可代替人工记录，大大减少了人工参与并提高了精度与施工验收报告的可信度，利用该张拉装置可进行张拉过程的全自动控制。
【附图说明】
图1为本发明的整体结构示意图：
图2为力传感器外部结构示意图；
图3为力传感器内部结构示意图；
图4为力传感器上的应变片的连接结构图；
图5为装置控制总成即采用的可编程控制器PLC的原理图；
【具体实施方式】
全自动预应力张拉装置，包含由油泵7驱动的张拉千斤顶5、力传感器4、位移传感器6和张拉装置的控制总成9，在油泵供油油路中设有受张拉装置控制总成控制的电磁阀8。
位移传感器6固定于千斤顶5的下面，其电信号输出端用导线与控制总成的信号输入端相连接；力传感器4的电信号输出端也通过导线与控制总成的信号输入端相连接。
可采用如下结构的力传感器。力传感器4由其外表面固定有应变片11的力传感弹性件12、位于力传感弹性件内其上有预应力筋孔13的顶头14构成。力传感器上固定的应变片为八片，八片应变片呈桥式联接。力传感器的力传感弹性件的内侧和顶头的端部分别设有凸起16、17，用于顶头行程的限位。
图1中，1为预应力筋，用以承担张拉力，是控制对象；2为锚具，用以锚固预应力筋，防止预应力筋的回缩，其为预应力构件上的常设部件；3为预应力构件，在预应力构件的端部将单束或多束预应力筋穿在锚具中。
该预应力张拉装置使用时，力传感器4和千斤顶5分别排列在预应力构件上的锚具后面，预应力筋1分别穿过力传感器和千斤顶。为使用方便，力传感器4可固定于千斤顶5的端部，将力传感器与千斤顶制成一体。
位移传感器6为差动式传感器时可选用FX-61型号，位移传感器6为超声波传感器时可选用CS-Y1型。电磁阀8采用三位四通电磁换向阀时选用34**-H6B-T*或者34D*-B6C-T型号，采用电液伺服阀时，选用YF741或者YJ或者DYF1型。
使用时首先通过控制总成(可编程控制器)的人机界面输入设定的张拉应力值和预应力筋的伸长值，千斤顶在拉伸预应力筋时，对力传感器形成压力，使力传感弹性元件产生变形，其上的应变片的电阻值随压力成线性变化，并将该电阻上的电压信号输入控制总成，位移传感器也将感知的千斤顶的位移量输入控制总成，在相应软件的支持下，对上述的压力和位移信号进行数据处理、存储并同步显示，并将张拉应力和预应力筋的伸长值的对应值打印出来，当张拉应力达到预先的设定值和预应力筋的伸长值达到预先的设定范围时，控制总成的声光报警电路报警，并自动让油泵停止加压。千斤顶在挤压力传感器的力传感弹性件的同时向前顶力传感部件的顶头，使该顶头锚固锚具2的夹片，使锚具夹紧预应力筋，防止预应力筋的回缩，力传感器的顶头完全起到现有千斤顶对锚具的锚固作用。