桥梁预应力智能张拉设备开发与应用.pdf

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1、器工程材料与设备EngineeringMaterial&Equipment桥梁预应力智能张拉设备开发与应用李智1，逯彦秋2(1．北京市首都公路发展集团有限公司，北京100073；2．北京奥科瑞检测技术开发有限公司，北京101012)摘要：针对传统预应力手工张拉设备在使用过程中出现的张拉过程不规范、张拉质量难控制、预应力不足等问题，开发出1套预应力智能张拉控制系统。该智能张拉设备可以实现张拉过程控制自动化、精细化、标准化，保证预应力张拉精度，提高张拉质量，从而有效地消除预应力混凝土桥梁因预应力不足而带来的安全隐患，提高桥梁的使用寿命。关键词：桥梁；预应力；智能张拉；自动化中图分类

2、号：u448．35文献标志码：B文章编号11009—7767(2015)03—0170—06DevelopmentandApplicationofIntelligentBridgePrestressedTensioningDeviceLiZhi，LuYanqiu传统的预应力张拉工艺具有诸多缺陷，如无法保证预应力张拉的精度、效率低下等。面对相对完善的预应力结构设计计算方法，改善传统的预应力手工张拉系统。提高桥梁预应力施工质量和预应力张拉精度．从而促进预应力结构的应用和发展，已成为急需且必须解决的问题。目前，预应力智能张拉设备已能够实现张拉过程控制自动化、精细化、标准化，提高有效预

3、应力张拉精度，从而保证桥梁安全、提高桥梁使用寿命。1桥梁预应力智能张拉设备的设计与研发1．1硬件系统研发1．1．1硬件系统整体设计预应力智能张拉设备是在普通张拉设备的基础上加以改造，然后配以复合力传感器、位移传感器、智能控制箱、步进电机、变送器等来完成的。智能张拉设备结构形式如图1所示。170辛荭故木2015No．3(May)V01．33图l智能张拉设备结构组成智能张拉设备的核心部件是PLC控制器，由PLC、模拟量输入模块、开关量输出模块等组成【1。10l。控制器通过控制步进电机的步数来控制油泵截流阀的开度，从而实现对张拉力的控制。力传感器、位移传感器固定在千斤顶上，油压传感器

4、位于千斤顶的进油接口处，通过传感器把预应力筋的换算张拉力和张拉伸长值转变为电信号输入到控制单元[tl-14J。1．1．2硬件系统构成硬件系统的组成包括PC机、数据传输系统、PLC控制器、测量部分、执行部分，如图2所示。PIJc控制器图2系统硬件结构框图系统采用Rs485一USB数据传输线或短程无线模块来实现PC机与PLC控制器之间的数字通讯。从PC机的张拉控制软件输入工艺参数和控制命令，经串口传给PLC，PLC通过计算，再由I／0口将数据送入步进电机驱动模块。从而控制电磁阀来调节油压的大小。力传感器和位移传感器采集回来的信号经过变送器送人控制单元的模拟量输入模块．再通过控制软件

5、进行数据的处理。在张拉过程中采集回来的数据存储在电脑中，张拉结束后可将数据生成报表，以便对数据进行后续的分析和处理。该系统选用的是SIEMENSS7—200系列的CPU226DC／Dc／DC，该模块有16路数字量输出和24路数字量输入，2个RS485接口；内置高速硬件定时器，可以输出高速脉冲串和脉冲宽度可调(PWM)的波形，高速脉冲串输出功能可以通过很简单的编程实现对步进电机的控制，最高频率20kHz；内部还有PID控制功能，配置适当的参数就可以实现传统的PID控制；内置有专用的指令与变频器通讯，可以实现对电机转速的控制。此外，这个系列的PLC还具有很强的通讯功能，很容易组成控

6、制网络。模拟量扩展模块提供了模拟量输入／输出功能．可直接与传感器和执行器相连。当实际应用条件发生变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可以非常容易地调整工程材料与设备器EngineeringMateriel＆Equipment用户程序。该控制器选用的是模拟量输入模块EM231，可以实现4路模拟量输入，12位A／D变换。EM231主要实现对张拉力和伸长值的A／D转换，且完全满足系统对测量精度的要求。数字量扩展模块为使用除了本机集成的数字量输入，输出点外的更多输入／输出提供了途径。用户可以分别对PLC及任何扩展模块的混合体进行组态以满足应用的实际要求，同时节约不必要的投资费用。1．2

7、软件系统研发智能张拉设备软件系统编写依据为MF5卜2011《公路桥涵施工技术规范》及JTG／TF80--2004(公路工程质量验收评定标准》。软件系统由主界面、参数设置界面(如图3所示)及数据分析界面(如图4所示)组成。软件系统是采用语言编辑完成。U‘t1Om．哆◆◆图3主界面虱4数据分析界面2预应力智能张拉设备工作过程简介将控制器设备与PC机用USB转RS485传输线连接好，然后打开软件StrainPPs．exe，进入同步张拉选择界面，检查电脑是否与设备正常通信，确保设备通信正常后，进行参