穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统

摘要

本发明公开了一种穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，该系统包括应力传感器和反力装置，所述应力传感器为穿芯式传感器；被标定的穿芯式千斤顶的中心孔道中的设置有至少一根预应力筋；所述穿芯式传感器套装在上述预应力筋上，并与上述穿芯式千斤顶的一端紧密接触；所述穿芯式传感器和穿芯式千斤顶的外端均设置有套装在预应力筋上的具有自锁式锚夹具；所述反力装置由上述预应力筋和自锁式锚夹具构成。本发明可以完全模拟预应力混凝土结构构件的张拉工作状态，不仅可检测一定张拉力下油压表的对应值，还能在很大的程度上消除张拉工作过程中钢绞线或锚夹具等的干扰，从而可以提高标定的精确度。

权利要求

1.一种穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，包括应力传感器和反力装置，其特征在于：所述应力传感器为穿芯式传感器；

被标定的穿芯式千斤顶的中心孔道中的设置有至少一根预应力筋；

所述穿芯式传感器套装在上述预应力筋上，并与上述穿芯式千斤顶的一端紧密接触；

所述穿芯式传感器和穿芯式千斤顶的外端均设置有套装在预应力筋上的具有自锁式锚夹具；

所述反力装置由上述预应力筋和自锁式锚夹具构成。

2.根据权利要求1所述的穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，其特征在于：所述预应力筋是高强度低松弛钢绞线、热处理钢筋、高强钢丝和碳纤维棒中的任一种。

3.根据权利要求1所述的穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，其特征在于：所述自锁式锚夹具由预应力筋锚板和夹片构成，所述穿芯式传感器与锚板之间设置有垫板。

4.根据权利要求1所述的穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，其特征在于：所述穿芯式千斤顶与所述穿芯式传感器之间设置有垫板。

说明书

穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种预应力张拉千斤顶的标定系统，特别涉及一种穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统。

背景技术

[0002] 预应力混凝土结构是高强钢筋和高强混凝土相结合而形成的一种新的结构形式，利用该结构形式能充分发挥高强钢筋和高强混凝土的性能，且能按照结构工程师的要求建立预期的应力或变形状态，以抵御外荷载的作用，采用该结构形式既节约材料、能源，又可以改善和提高结构性能，从而解决了钢筋混凝土结构的裂缝和变形问题。因而预应力混凝土在土木工程界中广泛地应用于建筑、桥梁、市政基础设施、水利工程等各类特种工程结构。

[0003] 预应力结构施工是一项专业性强、技术含量高、操作要求严的作业。尤其是预应力筋的张拉锚固，专业性较强，质量要求较高。预应力筋的张拉是预应力施工中的重要工序，其张拉设备由液压张拉千斤顶、电动油泵和外接油管、压力表等组成。张拉机主要应用于预应力钢筋混凝土构件的生产，由张拉机对钢筋施加预定的拉力，使其预应力达到设计的要求。在预应力混凝土构件生产中，张拉设备对钢筋施加的作用力由压力表来测定。压力表上的读数是千斤顶油缸内的油压，理论上可将它乘以千斤顶的活塞面积，来求得作用力的大小。但实际上作用于钢筋上的力要小于理论值，因一部分作用力被千斤顶油缸与活塞间的摩擦力所消耗，而摩擦力的大小则与油压高低、密封圈的磨损程度、油缸和活塞的加工精度等有关，具体很难测定。而张拉设备的张拉力值是否达到设计的要求，直接关系到预应力结构构件的安全使用。因此，为保证工程质量，确保张拉力值的准确性，张拉设备在使用前，应将千斤顶及其使用的电动油泵、压力表配套编号，进行校准，以测定张拉时的实际作用力与压力表之间的关系，供张拉时使用。

[0004] 预应力施工中，首先要做的就是张拉千斤顶的校验工作。中华人民共和国国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002中6.1.2条规定：预应力筋张拉机具设备及仪表，应定期维护和校验。张拉设备应配套标定，并配套使用。张拉设备的标定期限不应超过半年。当在使用过程中出现反常现象时或在千斤顶检修后，应重新标定。不仅国家规范有规定，在很多专项标准和指南里，对张拉千斤顶的标定有着更加严格的规定。比如遵照《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》编制的支架现浇箱梁施工作业指导书中要求：千斤顶标定有效期不能超过一个月。另外，在高架路建设施工中对预应力张拉设备的标定通常的要求是：下列情况时须对 油表重作校正：使用超过三个月；张拉300束预应力筋；在使用中发现超过允许误差或发生故障检修后；在运输、存放和使用过程中防止日晒、受潮和震动，否则须校正。 [0005] 现在技术中，预应力张拉设备的校准方法有两种，一种是用试验机来校准张拉机，另一种是用标准测力仪来校准张拉机液压机对张拉设备进行校验。其中，利用试验机标定千斤顶是使液压机度盘读数与油压表读数建立起一一对应关系，使用测力架标定千斤顶是使标准测力仪的电子仪表与油压表读数建立起一一对应关系，用上述两种方法均可得出张拉力与油压表读数二者之间的数学关系，从而达到校验张拉设备的目的，上述两种方法的区别在于反力装置和测力仪表上。

[0006] 无论是使用试验机还是使用标准测力仪进行标定，首先连接好张拉设备的油路和电路，将千斤顶竖直立于压力机中央，然后启动油泵，使千斤顶活塞拉出、回程几次，排出油路和千斤顶中的空气，注意观察油管及连接处是否漏油，如有漏油现象应及时更换油管或加垫处理。

[0007] 选用试验机进行标定的操作过程，如图1-1所示，启动压力机，将压力机活塞6升起，落下压力机上压板5，使上压板5压在千斤顶1上，当然在标准测力仪的上端两端分别放置有垫板4和2，然后关掉压力机供油阀(此时张拉油泵的油表读数及压力机的度盘读数应为零)，启动张拉油泵，打开油泵供油阀加压。千斤顶1的顶压力作用于压力机，压力机反作用于千斤顶1，这样压力机的度盘数值与张拉油泵的油表数从零开始上升，随着张拉油泵的持续供油两个数值也相继增长。在油压增长过程中，压力机度盘每间隔一定的数值，同时对张拉油表和压力机的读数进行记录，这样就能得到一一对应的两组数，按千斤顶的不同行程校验三次，将数据记录在表格中。因为试验机本身的要求，标定时先让千斤顶的工作活塞在未接触压力机压板状态下部分出顶，然后千斤顶停止主动工作，再开动压力机，施压力于千斤顶活塞表面以压缩活塞增大压力，直至预定的最大压力值。在上述使用试验机进行标定过程中，虽然可随时算出张拉力值所对应的压力表的读数，但误差较大，其产生误差的原因在于：本应主动工作的千斤顶却处于被动工作状态，标定时千斤顶活塞的运行方向是与实际张拉工作状态是不一致的，难免造成因千斤顶内磨阻、油管传递损失和油泵、压力表输出关系差异而带来一些误差。除此之外，标定时千斤顶是立式放置的，而不是通常现场作业时的卧式，这也带来了误差。同一台千斤顶在不同工作状态时，活塞与油缸内壁的摩擦力方向不同，与同一块压力表配套使用，在两种不同的工作状态下压力相同，对外实际作用力却不相同。另外，采用上述标定方法中，因为压力机的不可移动性，施工单位需要使用货车把几百公斤重的千斤顶和上百公斤重的油泵及油管等全套设备拉到货车自天限行的位于市区的检验单位，标定后再连夜拉回，给施工单位造成人力和经济上的负担，同时，也在时间上造成了不小的浪费。

[0008] 选用标准测力仪进行标定的操作过程，如图1-2所示，将千斤顶1放入校准张拉机专用框架5中，在千斤顶1上放上标准测力仪3，在标准测力仪的上下两端防止垫片4或2，安装应使千斤顶1的几何中心线与标准测力仪3的主轴线相重合。在将千斤顶1和标准测力仪3安装调整成工作状态后，启动油泵，用千斤顶1对标准测力仪3施加预负荷两次，每次加到所需额定试验力后退回到初始试验力，然后从初始试验力开始，按递增顺序施加试验力，直到额定试验力。最后用最小二乘法整理出张拉机张拉总控制力相对压力表示值的直线方程。也可以根据设计和施工工艺要求，算出施工中需要使用的张拉力值，然后按所需的张拉力值求得相对应的压力表的读数。虽然，选用上述标准测力仪进行标定可以解决千斤顶受力方向与实际张拉工作时可能不一致的问题，而且相比传统的试验机的测量精度高，其测量精度可达2％。因此，在业内非常推崇电子测力仪的标定方式，目前上述测力仪受到了广泛的推广使用，但测力仪是通过钢材拉杆来实现反力，系统笨重，使用不便。而且，采用该测力机进行标定仍不能完全模拟施工现场的实际状况，无法体现每个工地并不相同的钢绞线、锚具、温度和施工手法等实际预应力施工时的影响因素，由此可见，除了服务的便利性之外，在准确性和现实指导性上，使用上述由测力架和测力计构成的测力机进行标定架依然存在着不足。

发明内容

[0009] 针对上述现有技术，本发明提供了一种穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，本发明标定系统使用起来轻便简单，并且可以完全模拟施工状态下预应力混凝土结构构件的张拉工作状态，可以检测一定张拉力下油压表的响应，还能完全消除张拉工作时钢绞线和夹片等的干扰，使标定场合更具有真实性；使用本发明标定系统进行标定，使标定值更加准确，便于监理人员实际审查施工单位预应力张拉的技术操作，对有关预应力结构施工的材料、设备、人员水平和施工方法等影响施工质量的各要素，有着更好的指导、审查和检验作用；使用本发明标定，可以采用现场提供的钢绞线和锚夹具，这样在标定过程中，最大限度的反映了各工程使用不同质量的材料而造成的工程问题，排除隐患，满足结构设计要求、为保证工程质量提供了更好的保障，本发明可以给业主、设计、施工、监督、监理等提供了最大限度的方便。

[0010] 为了解决上述技术问题，本发明予以实现的技术方案是：使用穿芯式传感器标定穿芯式预应力张拉千斤顶，被标定的穿芯式千斤顶中心孔道中设置有至少一根预应力筋；所述穿芯式传感器套装在上述预应力筋上，并与上述穿芯式千斤顶的一端紧密接触；所述穿芯式传感器和穿芯式千斤顶的外端均设置有套装在预应力筋上的自锁式锚夹具；所述反力装置由上述预应力筋和自锁式锚夹具构成。

[0011] 本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，其中，所述预应力筋是高强度低松弛钢绞线、热处理钢筋、高强钢丝和碳纤维棒中的任一种。所述自锁式锚夹具由预应力筋锚板和夹片构成，所述穿芯式传感器与锚板之间设置有垫板。所述穿芯式千斤顶与所述穿芯式传感器之间设置有垫板。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0013] 本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统可以完全模拟预应力混凝土结构构件的张拉工作状态，不仅可检测一定张拉力下油压表的对应值，还能在很大的程度上消除张拉工作过程中钢绞线或锚夹具等的干扰，从而可以提高标定的精确度，并给业主、设计、施工、监督、监理单位等提供最大限度的方便。使用时，采用现场提供的钢绞线和锚夹具，这样在标定过程中，最大限度的反映了各工程使用不同质量的材料而造成的工程问题，排除质量不稳定的隐患，为满足结构设计要求、保证工程质量提供了更好的保障。 附图说明

[0014] 图1-1是现有技术中使用试验机进行标定的示意图；

[0015] 图1-2是现有技术中使用使用测力架进行标定的示意图；

[0016] 图2-1是本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统一实施方式的结构示意图； [0017] 图2-2是本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。 [0019] 本发明主要零部件及细节说明：100.计算机，200.应变计，300.钢绞线(钢绞线束)，400.穿芯式千斤顶，500.垫板，600.穿芯式传感器，700.锚板。

[0020] 如图2-1和图2-2所示，本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统，该系统应力传感器和反力装置构成，所述应力传感器由计算机100、应变仪200和穿芯式传感器600构成；被标定的穿芯式千斤顶的中心孔道中的设置有应力筋，所述预应力筋可选用高强度低松弛钢绞线、热处理钢筋、高强钢丝或碳纤维棒。例如：其中的预应力筋若采用一根钢绞线就构成了如图2-1所示的标定单锚千斤顶的标定方式，采用钢绞线束就构成了如图2-2所示的标定群锚千斤顶的标定方式。所述穿芯式传感器600是套装在上述预应力筋上，并与上述穿芯式千斤顶400的一端紧密接触；位于所述穿芯式传感器600和穿芯式千斤顶400的外端均设置有套装在预应力筋上的具有自锁具锚夹具，所述自锁式锚夹具由预应力筋锚板700和夹片构成。本发明的发明点就是在穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统中采用了一种新型结构的反力装置，该反力装置主要是由上述预应力筋和自锁式锚夹具构成。 [0021] 通常，所述穿芯式传感器600的一端与所述穿芯式千斤顶400的一端直接接触，但根据该传感器端面与千斤顶接触面面积的大小匹配关系，在所述穿芯式千斤顶400与所述穿芯式传感器600之间还可以有选择的设置垫板500，以适应不同大小型号的千斤顶。同理，根据所述穿芯式传感器600和与之接触的锚板700之间的面积匹配关系，在两者之间也可以有选择的设置垫板500。

[0022] 本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统中被标定的是穿芯式千斤顶，主要用于张拉带有锚夹具的单根钢筋或钢铰线，热处理钢筋或钢绞线束，碳纤维棒等。 [0023] 本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统的一个实施例是：应用应力传感器配合施工现场的高强度低松弛钢绞线、自锁式锚夹具等施工器材和材料组成反力装置，形成轻便 易用的穿芯式预应力张拉千斤顶的标定手段，该系统可广泛地应用于预应力张拉施工用千斤顶装置的校准工作中。

[0024] 利用本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统对群锚穿芯式千斤顶进行标定的工过程是：

[0025] 如图2-2所示，首先将高强度低松弛钢绞线束300穿过穿芯式千斤顶400和穿芯式传感器600，并在穿芯式传感器600和穿芯式千斤顶400的两端用具有自锁功能的锚夹具将上述的高强度低松弛钢绞线束300固定，从而形成自锁，考虑到穿芯式千斤顶400的大小型号以及穿芯式传感器600和与之接触的锚板700之间的面积匹配关系，可以有选择的在穿芯式传感器600两端设置垫板500。其次，将连接计算机100的应变计200与穿芯式传感器600相连，接着即可打开油阀，启动穿芯式千斤顶400对钢绞线束300施加预拉应力，由于两端锚板700的作用，钢绞线束300两端被锁死，钢绞线束300同穿芯式传感器600一同发生变形，变形量通过应变计200显示于计算机100的屏幕中，此过程即可将施加于钢绞线束300上的预应力与被标穿芯式千斤顶400的油压一一对应起来，并形成数据关系，从而达到标定的目的。

[0026] 图2-1所示的单锚穿芯式千斤顶的标定的工作过程与上述群锚穿芯式千斤顶的标定过程相类似，在此不做赘述。

[0027] 具体实施例：

[0028] 下面以列表方式说明本发明穿芯式预应力张拉千斤顶的标定系统对规格为2500kN的被标穿芯式千斤顶进行标定所得到的有关数据，见表1、表2和表3。 [0029] 表1标定数据

[0030]

[0031] 表2误差分析对比

[0032]

[0033] 表3数据计算

[0034]

[0035] 综上所述，利用本发明标定系统进行标定最接近模拟现场施工具体情况，是一种最轻便易用的穿芯式预应力张拉千斤顶的标定方法。

[0036] 利用本发明标定系统进行了大量的试验后，得出本发明标定系统的主要技术、经济指标及应用范围是：

[0037] ①在标定作业中与实际施工中千斤顶的工作状态相一致；

[0038] ②可以同时标定两套同规格的张拉设备，提高工作效率；

[0039] ③可以为施工现场提供到施工作业面的上门标定服务，更好的服务于施工企业，节约施工成本。

[0040] ④测量精度在0.5％以上(见表2)，比现有技术中的标定方法提高标定精度一倍以上。

[0041] 尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。