智能张拉

1、保证张拉数据安全

为了保证张拉数据可靠性，本全自动张拉系统采用三重保护：

A、张拉数据通过现场专用存储器进行实时数据存储。

B、张拉数据通过通讯接口以无线方式传入梁场信息管理系统，可以实时显示张拉数据、张拉力曲线及伸长量曲线，同时进行本地记录保存。

C、远程数据管理系统：通过专用的网络服务器对张拉数据进行备份，并可通过专用程序再现显示张拉数据、张拉力曲线及伸长量曲线。

2、自动平衡缓释泄压技术，防止滑束、避免冲击夹片。

最新的预应力智能张拉系统可使千斤顶张拉完成后缓慢卸压，从而保证钢绞线的张拉力从工具锚更稳定的过渡到工作锚具上，尤其在卸压过程中通过缓释泄压技术避免了对工作夹片的冲击，防止出现滑束，该方法已于2011年在大西铁路沿线多个个梁场获得认可。

3、方便的操作

根据梁场信息管理中心下发的张拉数据，现场输入箱梁梁号、梁型、孔道并校核张拉力目标值及伸长量值后。只需按下按键，张拉过程全自动完成。无需配备专业技术人员，即使是工地上文化素质不高的普工也能够轻松操作。

4、标定功能

可以通过标准测力系统和伸长量对系统张拉力进行标定。

5、自动故障检测

针对张拉过程中可能会出现的问题，我们通过历时叁年的梁场使用经验，在德国西门子公司的协作下开发出故障自动监测功能，对使用过程中的传感器故障，误操作引起的超行程或超张拉力等都会通过故障提示功能进行显示，并且故障不解决不开机以保证使用过程中的安全和准确。

6、监理审核和互联网查看数据功能

依靠计算机远程通讯，可为业主、监理、施工方提供远程监控功能，方便质量管理，提高管理效率。监理工程师可以通过互联网查看张拉数据，并对张拉过程中的数据进行审核，并在签名认可后输出打印报表。

7、精确施加应力

智能张拉依靠计算机运算，能精确控制施工过程中所施加的预应力力值，将误差范围由传统张拉的±15%缩小到±1%。

8、及时校核伸长量，实现“双控”

系统传感器实时采集钢绞线伸长量数据，反馈到计算机，自动计算伸长量，及时校核伸长量是否在±6%范围内，实现应力与伸长量同步“双控“。

9、实现多顶两端同步张拉

一台计算机控制两台或多台千斤顶同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉”工艺。

10、智能控制，规范张拉过程

实现了张拉程序智能控制，不受人为、环境因素影响；停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合桥梁设计和施工技术规范要求。

11、质量管理功能

业主、监理、施工、检测单位在同一个互联网平台，实时进行交互，突破了地域的限制，及时掌控预制梁场和桥梁预应力施工质量情况，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”。

自动记录张拉数据，杜绝了人为造假质量数据的可能，可进行真实的质量追溯。

技术比较表

智能张拉是指不依靠工人手动控制，而利用计算机智能控制技术，通过仪器自动操作，完成钢绞线的张拉施工。

在如今的桥梁道路建设中，预应力施工被广泛应用，其中关键工序——张拉，其施工质量的好坏，会直接影响结构的耐久性，但是传统张拉施工，纯靠施工人员凭经验手动操作，误差率很高，无法保证预应力施工质量。不少桥梁因为预应力施工不合格，被迫提前进行加固，严重的甚至突然垮塌，给社会造成了巨大的生命财产损失。

智能张拉技术由于智能系统的高精度和稳定性，能完全排除人为因素干扰，有效确保预应力张拉施工质量，是国内预应力张拉领域最先进的工艺。

测力系统精度 1%F.S

位移测量精度 0.2mm

双顶对拉不平衡度 20KN

无线传输距离 2KM

液压站工作电压 380±10%

控制系统工作电压 220±10%

国内对智能张拉开展研究的单位有很多，如湖南联智桥隧技术有限公司、上海同禾土木工程科技有限公司、上海耐斯特液压设备有限公司、柳州泰姆预应力机械有限公司等，但在市场领域，传统张拉技术产品仍然占据主要市场。

当然，在智能张拉技术的推广上也有一些企业取得了突破。比如湖南联智桥隧技术有限公司研发的预应力智能张拉系统，已经在湖南省所有在建高速公路，以及全国超过22个省区市的交通、市政项目得到了广泛应用，该课题还被纳入了由部公路科研院和部工程质量监督局牵头承担的《公路工程施工质量安全智能控制与远程监控》科研课题的一部分继续进行深入研究，并于2012年5月20日在云南昆明通过了交通运输部组织的由中国工程院院士组成的专家委员会鉴定，成果认定为国际先进水平。。

参数下发

(1)开机后首先打开计算机上的“桥梁预应力张拉自动控制系统”。

(2)进入后点击“参数下发”，进入参数修改及下发界面：选择相应的桥梁类型和桥梁位置，并输入桥梁编号和台座编号，及所要张拉钢束的设计张拉力值，理论伸长值和张拉次数等张拉工艺参数。

(3)输入完成后，点击“参数下发”，会提示“参数下发成功”，这样表示张拉参数已经下发到操作的屏幕内。

张拉控制屏幕的操作

(1)选择需要张拉的梁型和类型。

(2)进入张拉任务表，确定梁号、梁型、台座号是否和下发的一致，之后在需要张拉的钢束后打钩，点击确定后进入张拉控制界面。

(3)进入后如果张拉数据无误，等待千斤顶安装完毕后，主控制柜先按【油泵】按钮打开泵站电机开始转动，再点击主屏幕上的张拉作业按钮在新打开的界面中按【启动】按钮等待辅机开始启动，主机点击【启动】按钮变为不可选状态，然后在按辅控制柜【油泵】按钮启动辅机泵站，按下绿色的【启动】按钮就开始张拉了。

(4)张拉过程：

①点击【启动】按钮进入第一个张拉控制阶段，张拉力目标值为15%σcon，系统自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后系统自动记录实际张拉力和油缸伸长值，千斤顶操作工人测量工具夹片外露量并记录。

②第一阶段持荷计时完成后进入第二个张拉控制阶段，张拉力目标值为30%σcon，系统自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后系统自动记录实际张拉力和油缸伸长值，千斤顶操作工人测量工具夹片外露量并记录。

③第二阶段持荷计时完成后进入第三个张拉控制阶段，张拉力目标值为103%σcon，系统自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后系统自动记录实际张拉力和油缸伸长值，千斤顶操作工人测量工具夹片外露量并记录。持荷5分钟计时完成后进入锚固控制阶段，系统自动控制卸荷锚固。

④锚固结束后系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，千斤顶操作员测量工作锚夹片的外露量并记录，准备进行下一组钢束张拉。

(5)各阶段控制要点

第一个张拉控制阶段：15%σcon应力为使钢绞线从松弛状态达到受力状态，消除伸长值测量误差，并使同束各根钢绞线受力趋于一致。当钢绞线张拉达到15%σcon时，持荷，同时松开千斤顶吊绳。自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。

第二个张拉控制阶段：自动控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力钢绞线两端张拉力值及油缸伸长值。当张拉力接近30%σcon时自动减缓升压速度，精确控制，直到到达30%σcon，持荷，同时自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。

第三个张拉控制阶段：自动控制油泵继续张拉，控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力钢绞线两端张拉力值及油缸伸长值。当张拉力接近103%σcon时自动减缓升压速度，精确控制，直达到103%σcon。

持荷阶段：当张拉力达到103%σcon时静停持荷（5min），自动补压，控制张拉力保持在103%σcon上下1%范围内，持荷完毕系统自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。

锚固阶段：持荷时间到，控制缓释系统自动缓慢卸荷锚固。

回顶阶段：锚固结束后系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，测量并记录工作锚夹片的外露量，并在距离夹片端头2-75px处的钢绞线上用石笔划出标记，观察24小时再次测量，以判断是否存在滑丝断丝情况。

(6)继续选择第二组钢束继续张拉，操作顺序一样。

张拉结果数据查询与导出

(1)点击主机“张拉报表”后进入张拉报表操作界面

(2)数据导出，直接点击“U盘读写”，在弹出的对话界面选择张拉时间，再点【导出数据】按钮即可导出相应的张拉数据报表，所导出的文件在D:\UDisk内。

(3)张拉结果上报

张拉过程中自动上传张拉力和伸长值的变化曲线，张拉完成自动上传张拉结果。梁场管理计算机同时将张拉过程曲线和张拉结果通过网络上报到上级信息监控中心，以便查阅和审核。2100433B

张拉整体结构是一类轻质、网格状的空间结构体系，由预拉伸的绳和预压缩的杆通过球铰连接而成，在航天航空、土木建筑、仿生机械、生物力学等领域具有许多重要应用，被誉为“未来的结构体系”。张拉整体结构的力学性质与几何外形密切相关，结构的构型控制对实现其功能具有重要意义。将驱动器与张拉整体结构的单元相结合而组成自适应的智能张拉整体结构，在振动控制、结构外形控制和精密定位领域有着重要的应用价值。本项目对含电驱动元件的张拉整体结构的力电耦合响应进行了系统性研究，开展了理论建模、数值模拟和实验测试三方面结合的研究内容，涉及结构构型设计、变形分析、驱动控制等研究环节。理论研究方面，发展了大规模张拉整体结构的组合式构型设计理论，提出了基于力密度矩阵特征值多项式系数行列式的张拉整体结构找形解析求解格式，建立了张拉整体结构准静态力电耦合响应分析理论框架；模拟研究方面，提出了基于结构刚度矩阵法的张拉整体结构力电耦合响应的求解数值方法，模拟研究了棱柱状结构、截角正多面体状结构等多种张拉整体结构的力电耦合响应；实验研究方面，选用电动推杆和PZT压电堆栈为驱动元件以实现不同尺度的变形量，分别搭建了适用于宏观位移测量和微观位移测量的实验测试系统，对棱柱状结构和类扩展八面体球状结构等典型张拉整体结构的力电耦合响应进行了实验研究；实例研究方面，设计了由六根杆和三十根绳组成的柔性张拉整体式智能循迹机器人、四棱柱状张拉整体结构便携帐篷、棱柱状张拉整体式电致位移平台等原理性应用实例。本项目的实施有助于深入理解张拉整体结构在多场耦合作用下的变形响应特性，研究成果可为智能张拉整体结构的实际应用提供重要的理论参考。 2100433B

张拉整体结构是一类轻质、网格状的空间结构体系，由预拉伸的绳和预压缩的杆通过球铰连接而成，在航天航空、土木建筑、仿生机械、生物力学等领域具有许多重要应用，被誉为“未来的结构体系”。张拉整体结构的力学性质与几何外形密切相关，因此结构的构型控制对实现其使用功能具有重要意义。本项目在结构力学与智能材料学的基础上，拟对压电式智能张拉整体结构的力电耦合响应进行研究，将涉及结构构型设计、变形分析、驱动控制等研究环节，目标是建立适用于含压电元件的张拉整体结构力电耦合变形行为分析的理论框架，为此，将开展结构的力电耦合理论研究，发展非线性数值求解方法，实测典型结构的耦合响应，并进一步探索压电式智能张拉整体结构的自校正、自适应、自修复等智能化功能，以期实现结构构型的智能控制。本项目的实施将有助于深入理解张拉整体结构在多场耦合作用下的变形响应特性，研究成果将为智能张拉整体结构的实际应用提供重要的理论参考。

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