(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111549934.7 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 湖北工业大 学 地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 刘永莉　薛田甜　肖衡林　马强　 徐静　席铭洋　柏华军　刘志杰　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 代理人 杨宏伟 (51)Int.Cl. B66F 3/24(2006.01) F15B 21/02(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于预应力钢束试验的智能千斤顶装 置 (57)摘要 本发明公开了一种用于预应力钢束试验的 智能千斤顶装置， 包括张拉千斤顶、 PLC控制器和 液压油系统， 所述张拉千斤顶和控制器通过信号 线相连， 本发 明将智能张拉顶装置安装在主动端 的预应力钢筋束上， 将压力传感器安装在被动端 的预应力钢筋束上， 所述计算机内预置分级张拉 智能算法， 通过PLC控制器控制张拉千斤顶的张 拉力、 读取张拉千斤顶的张拉行程以及压力传感 器的压力大小， 分级张拉智能算法根据各级张拉 数据， 利用最小二乘法对钢束摩阻系数和偏差系 数拟合， 并对张拉伸长量及张拉力进行算法预测 及动态修正， 最终应用到双端实际张拉修正。 本 发明无需人工控制张力大小， 无需单独进行摩阻 实验， 设定好参数后， 即可自动进行分级张拉， 并 进行钢束摩阻系数和偏差系数求解预测， 用于最 终张拉。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 114348895 A 2022.04.15 CN 114348895 A 1.一种用于预应力钢 束试验的智能千斤顶装置， 其特征在于： 包括张拉千斤顶、 液压油 系统和计算机， 张拉千斤顶通过油管与液压油系统， 所述液压油系统和计算机通过信号线 相连， 所述张拉千斤顶上设有测量张拉位移的位移传感器和测量张拉压力的压力传感器， 位移传感器和压力 传感器通过信号线与计算机相连， 所述计算机发出控制 信号通过液压油 系统控制张拉千斤顶进行张拉， 将所述约束圈、 喇叭口、 锚垫板、 张拉千斤顶和工具锚依次 套在主动端的预应力钢筋束上， 约束圈位于预应力管道内， 用于对预应力钢筋束约束在一 起， 所述喇叭口设置于预应力管道端部典型梁板上预留的锥形口内， 为张拉提供反力架支 撑， 所述锚垫板位于喇叭口外侧， 使得作用于喇叭口上的支撑力均匀， 所述张拉千斤顶位于 锚垫板和工具锚之间， 为穿心千斤顶， 提供张拉动力， 所述工具锚用于将预应力钢筋束外端 与张拉千斤顶的张力伸缩端固定在一起； 喇叭口及 锚垫板安装位置的中轴线与预应力管道 的中轴线重合； 将约束圈、 喇叭口、 锚垫板、 压力传感器和工具锚依次套在主动端的预应力 钢筋束上， 所述计算机内预置分级张拉智能算法， 智能算法具体步骤如下： 步骤1、 至少分四级张拉， 分级张拉时， 从第三级张拉开始， 计算机依据最小二乘法对预 应力管道的摩擦系数和 局部偏差系数进行拟合计算， 计算公式如下： 管道摩阻损失计算公式为FB＝FZe‑( μ θ +kl)   公式(1) 对于公式(2)化简得到： n为荷载分级加载的总级数； μ为预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数； θ为张拉端预应力管道的曲线孔道的切线与计算截面处曲线孔道的切线之间的夹角， 根据曲线孔道的曲率 来计算； k为管道每 米局部偏差对摩擦影响的局部偏差系数； x为从张拉端至计算截面的管道长度， 近似取 该段管道在构件纵轴上的投影长度； ci为第i级张拉的中间参数， 为第i级张拉被动端的实测应力， 为第i级张拉主动端的张拉力； l为预应力管道的空间曲线长度； i为预应力钢筋束加载级数； 由公式(1)和公式(3)得到 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114348895 A 2通过公式(4)得到 μi为第i级预应力钢筋束与管道壁的摩擦系 数； ki为第i级管道每 米局部偏差对摩擦的影响系数； 步骤2、 对加载后数据进行整合记录， 根据算法求出第 i级时的摩阻系数实测值,通过制 定n‑1级摩阻参数预测第n级摩阻系数值的规则， 由i ‑1级摩阻参数预测i级 时的摩阻参数， 预测公式如下： μi＝n为预测的第n级张拉时预应力钢筋束与管道壁的摩擦系数； ki＝n为预测第n级张拉时预应力管道每 米局部偏差对摩擦的影响系数； wi为第i级加载的权值系数； 此步骤中n为预应力分级加载的总级数， 此处n(n>4)为动态加载级数， 每次加载时都会 进行预测与修 正， 在n‑1级加载时预测n级值； 步骤3、 假定张拉过程中钢束形状不变， 计算机精确计算预测的后一级荷载下伸长量， 并与实际伸长校核， 对张拉预测结果 不断进行动态修 正， 减少误差； 步骤4、 预应力钢筋束分级加载完毕后的主动端、 被动端进行调换， 再次逐级对预应力 钢筋束分级加载张力； 分级张拉时， 计算机读取并记录下张拉力及钢束伸长量， 钢束伸长量 通过张拉千斤顶的张拉行程计算得到； 步骤5、 重复步骤1到4， 在每级张拉过程中计算机通过最小二乘法将各级张拉下的μ和k 不断进行拟合， 并对 预测值不断修正， 反复减小误差； 此外按照该算法可实时监测出钢束受 力变化， 通过每一级的应力实测计算值与前一级的张拉预测进行对比， 计算机持续进行张 拉结果的动态预测； 步骤6、 计算机在最后一级张拉结束前完成最终张拉预测结果， 并将最终张拉预测结果 传输至张拉仪， 最终应用到实际张拉修 正中， 进行双端张拉。 2.根据权利要求1所述的智能张拉顶装置， 其特征在于： 步骤1中， 预应力钢筋束与管道 壁的摩擦系数 μ和管道每 米局部偏差对摩擦影响的局部偏差系数k计算公式如下： μ＝Σ(wiμi)k＝Σ(wiki)。 3.根据权利要求2所述的预应力参数修正方法， 其特征在于： 步骤2 中， 权重系数wi计算 方式如下： 4.根据权利要求3所述的智能张拉顶装置， 其特 征在于： 步骤3中， 具体方法如下： 由公式(1)得到预测钢束总伸长量如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114348895 A 3