專利名稱：具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力的臺(tái)架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于建筑物的臺(tái)架，并且更具體地說(shuō)，涉及一種裝配有自動(dòng)調(diào)節(jié)它的預(yù)應(yīng)力的系統(tǒng)的臺(tái)架。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代民用工程中，在橋和高架橋的建造中臺(tái)架(上吊具和下吊具)的使用大大超越放置工作臺(tái)的地面。然而，妨礙它們更普遍應(yīng)用的因素在于它們代表著在材料和建造物勞動(dòng)力方面的大量的投資的事實(shí)。盡管本臺(tái)架是可重復(fù)使用的，但是對(duì)于它們來(lái)說(shuō)需要再次適配也是非常普遍的，特別是在為了運(yùn)載更大載荷而對(duì)它進(jìn)行工程要求，然后再對(duì)其為此進(jìn)行初始設(shè)計(jì)時(shí)。這種適配自身是非常消耗時(shí)間和昂貴的過(guò)程，其通常延遲了建造的速度。
現(xiàn)有技術(shù)臺(tái)架的使用也暗含了一些值得考慮的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)樗鼈兪且馕吨С执罅坑谰煤涂勺冚d荷的結(jié)構(gòu)，并會(huì)引起削弱結(jié)構(gòu)的大量變形和應(yīng)力，并可以最終引起它的倒塌。過(guò)去已經(jīng)出現(xiàn)了幾起事故。
如專利申請(qǐng)WO00/68508(Interconstec Co.Ltd)、WO02/28168(Interconstec Co.Ltd)和WO01/27406中所述，具有可調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力的電纜或錨索已經(jīng)在過(guò)去使用，以加強(qiáng)和加固混凝土臺(tái)架。然而，為了增大或減小電纜的張力，這些結(jié)構(gòu)需要引入外部工具。也不根據(jù)在任何給定時(shí)間處施加至該結(jié)構(gòu)的載荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是包括在臺(tái)架的周期維護(hù)策略中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有依據(jù)當(dāng)出現(xiàn)載荷時(shí)在它之上所施加的外部作用來(lái)調(diào)節(jié)臺(tái)架結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力的自動(dòng)或半自動(dòng)系統(tǒng)的臺(tái)架。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種比現(xiàn)有技術(shù)在結(jié)構(gòu)上更有效的臺(tái)架，更具體地提供一種擁有在立即檢測(cè)它們之后能夠抵銷臺(tái)架結(jié)構(gòu)中的變形和應(yīng)力的系統(tǒng)的臺(tái)架，因此確保了對(duì)保證充分的結(jié)構(gòu)性能的補(bǔ)償。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種與相同的尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的現(xiàn)有技術(shù)的臺(tái)架相比能夠支持更大載荷的臺(tái)架。
最后，本發(fā)明另外的目的是提供一種能夠用于加強(qiáng)不同的新或舊的發(fā)射臺(tái)架單元的系統(tǒng)。
依據(jù)它的最廣泛的方面，本發(fā)明提供一種用于橋、高架橋或其它結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程的臺(tái)架，所述臺(tái)架包括主載荷承載結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)無(wú)束縛電纜；用于固定所述無(wú)束縛電纜的一端至所述結(jié)構(gòu)的第一錨具和用于固定所述無(wú)束縛電纜的相對(duì)端至所述結(jié)構(gòu)的第二錨具；其特征在于配備能夠測(cè)量所述主結(jié)構(gòu)中的物理變化的至少一個(gè)傳感器單元，將所述測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成可讀數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)傳送至控制器的電接口；所述控制器能夠驅(qū)動(dòng)位于所述結(jié)構(gòu)和所述無(wú)束縛電纜之間的致動(dòng)器，并且其能夠依據(jù)所進(jìn)行的測(cè)量增大或減小所述無(wú)束縛電纜的張力。
所述無(wú)束縛電纜相對(duì)于所述主結(jié)構(gòu)的輪廓可以是外部或內(nèi)部的，并且可以假定為線性或多線性布置。在多于一條電纜的情況中，可以是內(nèi)部和外部電纜的混合物，通過(guò)特定的錨具單獨(dú)固定其端部，那些錨具連接至可以固定多于一個(gè)錨具的結(jié)構(gòu)部件。那些結(jié)構(gòu)部件是公用加強(qiáng)板。一般地，僅有的限制是電纜的布置將不與該結(jié)構(gòu)相抵觸，也不與建造過(guò)程相抵觸。
如上面提到的，通過(guò)位于臺(tái)架的部件的鄰近區(qū)域、表面或內(nèi)部中或可以甚至對(duì)于主結(jié)構(gòu)是外部的至少一個(gè)傳感器監(jiān)控所述主結(jié)構(gòu)。在通常的項(xiàng)目中，傳感器的定位不是重要的，只要當(dāng)它在使用中時(shí)，能夠精確測(cè)量主結(jié)構(gòu)上的任何預(yù)定物理變化即可。
用于計(jì)算通過(guò)致動(dòng)器施加的力的強(qiáng)度和/或方向的測(cè)量結(jié)果可以例如是位移、旋轉(zhuǎn)、變形、載荷水平、張力、伸長(zhǎng)或壓力。該臺(tái)架也優(yōu)選裝配用于測(cè)量溫度和最終用于測(cè)量速度或加速度的一個(gè)或多個(gè)輔助傳感器。通過(guò)比如壓力變換器、伸長(zhǎng)計(jì)、LVDT、激光傳感器或電荷單元的傳感器的例子，多種類型的傳感器實(shí)現(xiàn)合理的結(jié)果。該傳感器可以直接連接至控制器，或通過(guò)可以包括放大器濾波器或轉(zhuǎn)換裝置的接口電路。優(yōu)選地，以標(biāo)準(zhǔn)輸出(例如4-20mA)的方式使用一些傳感器，因此不需要任何附加的接口部件。
通過(guò)物理連接或無(wú)線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的數(shù)據(jù)或信號(hào)傳送，更具體地通過(guò)電力布線、光纖通信、無(wú)線電頻率、紅外線、WI-FI或藍(lán)牙(BlueToothTM)技術(shù)。在無(wú)線技術(shù)被用于在傳感器和控制器之間和在控制器和致動(dòng)器之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或信號(hào)的情況中，必須對(duì)這些所述部件配備所述數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)傳送器和接收器。
本發(fā)明的前述控制器包括能夠至少運(yùn)行軟件程序或處理編碼的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)或自動(dòng)機(jī)。所述軟件程序或處理編碼能夠接收來(lái)自所述或每一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，處理從所述或每一個(gè)傳感器接收的所述數(shù)據(jù)，并以指令信號(hào)的形式傳送處理數(shù)據(jù)至至少一個(gè)致動(dòng)器。這些指令信號(hào)激勵(lì)致動(dòng)器，引起它們精確地增大或減小無(wú)束縛電纜的張力。優(yōu)選地，所述控制器的所述軟件或處理編碼包含至少三個(gè)子程序，也就是測(cè)試程序、加載程序和卸載程序。該測(cè)試程序結(jié)合用于直接促進(jìn)伸長(zhǎng)和松弛電纜的基礎(chǔ)算法，并且這樣做，允許校準(zhǔn)和維護(hù)測(cè)試的性能。加載程序結(jié)合用于反映將適于加載階段(例如在混凝土填充過(guò)程中)中被討論的特定臺(tái)架的控制策略的算法。卸載程序結(jié)合用于反映致動(dòng)器返回至它的停留位置的算法(例如當(dāng)施加橋覆蓋物預(yù)應(yīng)力時(shí)使用)。
如上面提到的，基于接收來(lái)自控制器的指令信號(hào)，促進(jìn)了致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)。該所述指令信號(hào)促進(jìn)致動(dòng)器施加特定強(qiáng)度的力和/或它的各個(gè)方向。因此，致動(dòng)器擔(dān)負(fù)用于改變無(wú)束縛電纜的張力，并因此調(diào)節(jié)主結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力。如對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員顯而易見的，將依據(jù)抵消通過(guò)外部作用在該結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)部力的必要性、增大或減小電纜張力。在存在多于一個(gè)電纜的情況中，可以一致或彼此獨(dú)立地拉伸或松弛所述電纜的張力。該特性允許在主結(jié)構(gòu)的特定部分中調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力。
在本發(fā)明的另一很小程度有利的實(shí)施例中，控制器可以是控制能夠激勵(lì)致動(dòng)器的電控制板的人工操作員。在該實(shí)施例中，人工操作員接收從所述傳感器傳送的數(shù)據(jù)并對(duì)它進(jìn)行解釋?；谧x數(shù)，人工操作員然后促進(jìn)致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，從而在主結(jié)構(gòu)上引入自平衡力。該結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力的半自動(dòng)調(diào)節(jié)比全自動(dòng)控制具有小的精度，并因此較不安全和不可靠。也要求人工操作員在達(dá)到幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間周期過(guò)程中永久控制自動(dòng)器，例如在橋覆蓋物的混凝土填充過(guò)程中。
也需要指出，本發(fā)明也考慮具有自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的預(yù)先提供臺(tái)架的裝配。通過(guò)對(duì)預(yù)先提供的臺(tái)架裝配上面提到的本發(fā)明的基本部件和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該方法。
本發(fā)明的顯著的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)不施加外部載荷時(shí)，它提供施加大量的預(yù)應(yīng)力、而在主結(jié)構(gòu)中不暗含不期望變形的可能性。如果利用現(xiàn)有技術(shù)“固定的”預(yù)應(yīng)力施加這種量的預(yù)應(yīng)力，而不施加外部載荷，主結(jié)構(gòu)將“上下側(cè)”斷裂。除此之外，本發(fā)明在預(yù)應(yīng)力損耗方面基本上得到減小。
具有自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力的臺(tái)架具有非常減小的中跨偏差，因?yàn)檎{(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力補(bǔ)償了主要載荷。盡管預(yù)應(yīng)力引入了壓應(yīng)力，對(duì)于之前所涉及的同樣原因，主結(jié)構(gòu)上的撓性扭矩基本上減小，因此減小了主結(jié)構(gòu)部件中的最大應(yīng)力。這樣可以大大減小結(jié)構(gòu)部件部分，提供輕的多和更多功能的臺(tái)架。
此外，該臺(tái)架也比現(xiàn)有技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上更有效，因?yàn)樗试S單個(gè)臺(tái)架更遠(yuǎn)的重復(fù)使用。如從本專利說(shuō)明書顯而易見的，具有自動(dòng)可調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力的臺(tái)架可以比現(xiàn)有技術(shù)臺(tái)架用于更多的環(huán)境，因?yàn)樗鼘?duì)大量的載荷水平范圍具有(或跨度范圍)適應(yīng)能力，而不需要基本上附加的加強(qiáng)。
盡管顯著的優(yōu)點(diǎn)是臺(tái)架的結(jié)構(gòu)行為在連續(xù)的監(jiān)控之下，并且立即抵消和解決通過(guò)外部作用引起的危險(xiǎn)變形或拉伸。如可被施加的冗余度，特別是電部件和一些機(jī)械裝置，在任何部件的故障情況中，都不影響臺(tái)架安全性。
需要指出，如于此使用的術(shù)語(yǔ)“預(yù)應(yīng)力”包括該結(jié)構(gòu)上的一組自平衡力的引入，其將抵消通過(guò)外部作用在該結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力。


圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例的簡(jiǎn)化側(cè)面圖，其中可以看到組成本發(fā)明的主要部件；圖2是圖1所示臺(tái)架的實(shí)施例的示意性平面圖；圖3示出了利用無(wú)源/不可移動(dòng)的錨具錨定至主結(jié)構(gòu)的無(wú)束縛電纜的端部；圖4示出了由于設(shè)置于其間的液壓千斤頂，利用有源/可移動(dòng)的錨具錨定至主結(jié)構(gòu)的無(wú)束縛電纜的端部；
圖5示出了本發(fā)明的可能的自動(dòng)控制過(guò)程的示意性流程；圖6示出了本發(fā)明的控制算法的可能實(shí)施方式的圖示；圖7示出了液壓回路的簡(jiǎn)化表示；圖8示出了液壓回路的示意性表示，其中引入了壓力變送器；圖9示出了可伸長(zhǎng)的連接支柱和偏移鞍部的簡(jiǎn)化表示；圖10示出了可移動(dòng)的支柱和偏移鞍部系統(tǒng)(通過(guò)旋轉(zhuǎn)可移動(dòng))的另一參照?qǐng)D1，提供了一種臺(tái)架，其包括由兩個(gè)外部部分和一個(gè)中間部分組成的主結(jié)構(gòu)1。意味著有利于發(fā)射過(guò)程的兩個(gè)外部部分在高度上低于意欲支撐框架和主載荷的中間部分。所述主結(jié)構(gòu)是桁架盒狀槽軌(trussed boxgrider)，從而采取類似于圖1中所述的設(shè)計(jì)。為典型的建筑技術(shù)限定支持的位置，其中具有與所述結(jié)構(gòu)的跨距相同長(zhǎng)度的每一混凝土填充部分開始于從前述部分的前部支撐跨距的近似1/5的距離處。
主結(jié)構(gòu)1裝配有兩個(gè)外部電纜5，一個(gè)在所述結(jié)構(gòu)的每一縱向側(cè)上。為了顯而易見的原因，所述電纜必須是無(wú)束縛的，并且可以是單股或多股。利用充滿油脂(greasc)的塑料管或依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方法可以裝配無(wú)束縛電纜。通過(guò)被兩個(gè)對(duì)應(yīng)的連接支柱13支持的兩個(gè)隔開的外部偏移鞍部14實(shí)現(xiàn)每一所述外部電纜5的偏心率。每一所述連接支柱13具有耦合至單獨(dú)偏移鞍部14的第一端和連接至所述主結(jié)構(gòu)1的第二端。為了便利于發(fā)射過(guò)程，所述連接支柱13優(yōu)選可伸縮(通過(guò)旋轉(zhuǎn))或可伸長(zhǎng)見圖10。
通過(guò)兩個(gè)錨具將兩個(gè)電纜5的每一端固定至所述主結(jié)構(gòu)1。通過(guò)固定或“無(wú)源”的現(xiàn)有技術(shù)的錨具，兩個(gè)外部電纜5的第一端固定至主結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3，這些錨具由固定至永久連接至主結(jié)構(gòu)1的強(qiáng)度板15的現(xiàn)有技術(shù)的錨頭16構(gòu)成。兩個(gè)所述電纜5的相對(duì)端連接至本發(fā)明的可移動(dòng)的錨具。
參照?qǐng)D4，本實(shí)施例的可移動(dòng)的錨具由固定至與液壓千斤頂23連接的強(qiáng)度板18的現(xiàn)有技術(shù)的錨頭16構(gòu)成。所述液壓千斤頂固定至永久連接至主結(jié)構(gòu)1的強(qiáng)度反應(yīng)板17。
需要強(qiáng)調(diào)的是多種其它實(shí)施例是可能的，例如反應(yīng)板17可以具有安裝于側(cè)面上的兩個(gè)液壓千斤頂和中間部分中的電纜，或如果電纜的數(shù)量等于致動(dòng)器的數(shù)量，它們就可以通過(guò)它們(現(xiàn)有技術(shù)中的空?qǐng)A柱體(cilinder))。
可以通過(guò)基礎(chǔ)沖程、推動(dòng)板18和遠(yuǎn)離主結(jié)構(gòu)1的錨頭16實(shí)現(xiàn)液壓千斤頂23的活塞的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)具有拉緊電纜或臺(tái)架的電纜以及增大結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力水平的效用。相反地，板18和錨頭16朝向主結(jié)構(gòu)1的接近將會(huì)具有松弛臺(tái)架的電纜以及因此減小結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力水平的效用。通過(guò)液壓回路和將作進(jìn)一步討論的能量供給實(shí)現(xiàn)液壓千斤頂23的活塞運(yùn)動(dòng)。與通過(guò)活塞推進(jìn)的沖程的數(shù)量相關(guān)，通過(guò)液壓千斤頂23施加在板18上力的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于從控制器接收的處理信號(hào)，這些所述信號(hào)依次基于傳感器的測(cè)量結(jié)果。需要指出，將兩個(gè)可移動(dòng)和無(wú)源的錨具設(shè)計(jì)成允許電纜松弛，在取代它們或運(yùn)送該結(jié)構(gòu)時(shí)將成為一種必要性。
可替代地，參照?qǐng)D9，如果在主結(jié)構(gòu)1和偏移鞍部14之間定位液壓千斤頂，則通過(guò)可伸長(zhǎng)的支柱13的移動(dòng)也可以實(shí)現(xiàn)所述無(wú)束縛電纜5的拉緊和松弛。由于該實(shí)施例，液壓千斤頂活塞的伸長(zhǎng)強(qiáng)制對(duì)應(yīng)的偏移鞍部14遠(yuǎn)離主結(jié)構(gòu)1。通過(guò)該作用，拉緊連接至偏移鞍部的電纜，引起結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力的增大。在這種情況中，致動(dòng)器將同時(shí)增大力和偏心率。
致動(dòng)器的液壓回路可以類似于圖7中所示的回路。所述液壓回路包括連接至一些方向閥22、一些壓力限制閥25和貯存器24的液壓泵20和各自的電動(dòng)機(jī)21。方向閥22通過(guò)一些管子或?qū)Ч?依次連接至液壓千斤頂23。來(lái)自控制器的指令信號(hào)激勵(lì)用于促進(jìn)管8中油或類似流體的流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)21。為了改變油或類似流體的流動(dòng)方向，該指令信號(hào)也促進(jìn)方向閥22的運(yùn)動(dòng)。依據(jù)公用技術(shù)并利用適合發(fā)明目的的已知技術(shù)實(shí)施液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝。在多于一個(gè)致動(dòng)器(例如多于一個(gè)千斤頂)的情況下，相應(yīng)地適應(yīng)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。必要的是為了結(jié)構(gòu)整體性的折衷，液壓回路和千斤頂?shù)慕M合不以過(guò)度快速的方式動(dòng)作。所述電機(jī)優(yōu)選是電動(dòng)機(jī)，盡管其它選擇同樣合適。
液壓系統(tǒng)必須具有的條件是
(i)每一液壓千斤頂上的最大壓力等于它不得不產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力；(ii)每一活塞的最大行程對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生最大預(yù)應(yīng)力的電纜的拉伸加上必須補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力損耗的進(jìn)程加上便于電纜裝配的建筑進(jìn)程；(iii)每一活塞的最小速度是使系統(tǒng)的響應(yīng)周期等于或次于對(duì)應(yīng)的加載周期；(iv)活塞的最大速度是使α系數(shù)(動(dòng)態(tài)放大系數(shù))不隱含系統(tǒng)的不穩(wěn)定性-見下面的方程2，除非為了避免動(dòng)態(tài)問題而采用其它措施；(v)每一活塞中的最小壓力是使它的尺寸在幾何上適合臺(tái)架上它的插入。
為了實(shí)現(xiàn)上面所述的可調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的自動(dòng)性，本發(fā)明的臺(tái)架也裝配用于監(jiān)控主結(jié)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)行為的至少一個(gè)傳感器。在優(yōu)選實(shí)施例中，主結(jié)構(gòu)1配備優(yōu)選位于所述主結(jié)構(gòu)1的下表面的中跨附近區(qū)域中的傳感器。該傳感器例如是膠合至控制部分中的輪廓的伸長(zhǎng)計(jì)，其允許測(cè)量伸長(zhǎng)變形，并隨后測(cè)量張力變形。主結(jié)構(gòu)1也可以優(yōu)選配備設(shè)置于臺(tái)架的半跨處的壓力變換器，其允許壓力的測(cè)量，并因此測(cè)量水平的高度變化。參照?qǐng)D8，這是一種的非常簡(jiǎn)單的測(cè)量策略，其基于位于固定位置(例如柱上)處的流體貯存器28中的流體水平和位于發(fā)射臺(tái)架1的半跨處的合適壓力變送器26之間的靜態(tài)壓力差，具有柔性流體線作為互接件27。由于壓力傳感器上的壓力變形，測(cè)量主結(jié)構(gòu)的任何變形。該值僅受垂直運(yùn)動(dòng)的影響，并且其對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)或結(jié)構(gòu)上的壓縮現(xiàn)象不敏感。
自然地，傳感器的數(shù)量越多，對(duì)作用在主結(jié)構(gòu)1上的外部和內(nèi)部壓力的感知就越大，并因此在任何定出時(shí)間處的結(jié)構(gòu)行為的圖像也越清楚。例如具有連接至幾個(gè)桁架部件的伸長(zhǎng)計(jì)以及通過(guò)LVDT傳感器校驗(yàn)的液壓千斤頂?shù)奈恢檬怯欣摹Ｈ欢?，不忽視冗余度，如果在主控制算法中僅考慮一個(gè)測(cè)量結(jié)果，系統(tǒng)就變得較簡(jiǎn)單。也可以在臺(tái)架的部件的鄰近區(qū)域、表面或內(nèi)部中或甚至關(guān)于主結(jié)構(gòu)(1)外部安裝的補(bǔ)償傳感器能夠產(chǎn)生將通過(guò)物理連接或通過(guò)無(wú)線傳送被發(fā)送至控制器的數(shù)據(jù)，僅以提供冗余度。每一傳感器的電流輸出信號(hào)必須考慮對(duì)熱變化和電磁場(chǎng)的抗擾性。特別是在遠(yuǎn)離控制器幾十米定位變送器的情況中。
如上面提到的，本發(fā)明的控制器6包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)或自動(dòng)機(jī)(例如PLC)，所述計(jì)算機(jī)或自動(dòng)機(jī)包括計(jì)算機(jī)軟件程序或處理編碼。該計(jì)算機(jī)軟件包括來(lái)自所述傳感器2的數(shù)據(jù)的接收相位；用于處理從所述傳感器2接收的所述數(shù)據(jù)的處理相位；以及用于傳送處理數(shù)據(jù)或指令信號(hào)至致動(dòng)器的傳送相位。需要指出，所述傳感器2和所述控制器之間的距離不是有限制的特征。
以與使用的計(jì)算機(jī)或自動(dòng)機(jī)兼容的語(yǔ)言，依據(jù)熟知的計(jì)算技術(shù)做到所述計(jì)算機(jī)軟件程序或處理編碼的開發(fā)。所述程序或處理編碼的用途被提供成可調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的自動(dòng)控制的控制策略。
在通常的項(xiàng)目中，可以采用下面的控制策略中的一個(gè)a)控制半跨內(nèi)部部分的張力(控制部分)；b)控制臺(tái)架中跨偏移開發(fā)的控制策略(a)轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的算法，類似于傳統(tǒng)的“接通-關(guān)閉”?；旧?，對(duì)于僅具有一個(gè)致動(dòng)器的臺(tái)架，如果在控制部分上牽引增大，液壓千斤頂?shù)幕钊七M(jìn)預(yù)定的沖程(遠(yuǎn)離主結(jié)構(gòu)1運(yùn)動(dòng))，也就是放大預(yù)應(yīng)力。另一方面，如果牽引減小，液壓千斤頂23則縮回預(yù)定沖程(接近主結(jié)構(gòu)1，也就是減小預(yù)應(yīng)力。
上面描述的算法圖示在圖5所示的圖表中。也可將該算法引入下面的數(shù)學(xué)方程Δai<σSci(G)+σScit(Q)+nct×σ‾SciA<Δci⇒nct+Δt=nctσSci(G)+σScit(Q)+nct×σ-SciA>Δci⇒nct+Δt=nct+1σSci(G)+σScit(Q)+nct×σ‾SciA<Δai⇒nct+Δt=nct-1]]>等式(1)其中σSci(G)是由于靜荷載而引起的控制橫截面i中相關(guān)纖維處的應(yīng)力；σtSci(Q)是由于瞬間t處的動(dòng)荷載而引起的控制橫截面i中相關(guān)纖維處的應(yīng)力；σASei是在一個(gè)液壓千斤頂沖程中產(chǎn)生的控制橫截面i中相關(guān)纖維處的應(yīng)力增量；ncte nct+Δt是在瞬間t和t+Δt處被推進(jìn)沖程的數(shù)量；nct×σASct是由于瞬間t處自動(dòng)可調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力的作用而引起的控制橫截面i中相關(guān)纖維處的應(yīng)力；ΔeieΔai是可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓縮裕度和活性裕度(這些是使傳感器產(chǎn)生信號(hào)的應(yīng)力水平)；為了避免不穩(wěn)定性，通過(guò)控制的設(shè)置的固定的測(cè)量結(jié)果將隨后采用這種算法。
典型地，臺(tái)架的加載發(fā)生非常慢，例如，比如橋覆蓋物之類的結(jié)構(gòu)的混凝土填充可以花費(fèi)幾小時(shí)。因此特別容易避免動(dòng)態(tài)放大效應(yīng)。全部必須的是確保每一沖程的時(shí)間周期是幾倍長(zhǎng)于主結(jié)構(gòu)1的自然振動(dòng)周期。然而，必須量化動(dòng)態(tài)方法，并將校驗(yàn)下面的條件|σ‾SciA|·α<|Δai-Δci|-Σ|δj|]]>等式(2)其中，α表示在進(jìn)程上致動(dòng)器的排除作用期間測(cè)量的動(dòng)態(tài)放大系數(shù)，并且δj表示每一不確定性j。
利用軟件濾波器也可以避免動(dòng)態(tài)問題，例如忽略大大不同于平均值的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的通用應(yīng)用中，所考慮的基本不確定性是由于等于伸長(zhǎng)計(jì)讀數(shù)(δ1)上的最大誤差的伸長(zhǎng)而引起的控制部分上張力的差和由于基本軌跡(δ2)運(yùn)動(dòng)期間液壓千斤頂23的活塞的定位的最大誤差而引起的控制部分上的張力差(該最后一個(gè)自身具有幾個(gè)不確定性，即涉及主結(jié)構(gòu)1和電纜5的材料特征、張力損耗和結(jié)構(gòu)誤差)。
即使通過(guò)設(shè)備和材料供給者給出提到的誤差的量化(或材料特性的最大偏差)，也要為在校準(zhǔn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)試以采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)各個(gè)值進(jìn)行定量。
在這種類型的應(yīng)用中，通常忽視給定的相對(duì)長(zhǎng)的加載期間、響應(yīng)延遲。
同時(shí)，可以校驗(yàn)下面的等式
σSci(G)-Δai<|σ‾SciA|-Σ|δj|]]>等式(3)該等式的實(shí)現(xiàn)確保了沒有載荷時(shí)，系統(tǒng)返回至它的初始位置。
通過(guò)下面的方式實(shí)施設(shè)置固定的控制——以最短期間的函數(shù)定義在活塞沖程σtSci期間通過(guò)致動(dòng)器產(chǎn)生的控制部分i上張力的增加量，該最短期間為液壓千斤頂23以可接受的精度能夠做出的(如果沖程是已知的，其等于電纜的拉伸，預(yù)應(yīng)力因此也是已知的，并隨后也限定了控制部分上的各個(gè)張力變化)；——一旦該值是已知的，不確定性的和也是已知的(所選擇的設(shè)備和材料的函數(shù))，我們可以利用等式3確定Δat；——α的值是預(yù)先固定的，并然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)；——最后，依據(jù)等式2固定Δct。
通過(guò)類似于(a)的算法可以確定控制策略(b)。在這種情況中，控制變形將是中跨偏移，并將采用圖8的傳感器實(shí)施例。基本上，對(duì)于僅具有一個(gè)致動(dòng)器的臺(tái)架，如果中跨偏移克服了預(yù)定值，液壓千斤頂?shù)幕钊屯七M(jìn)預(yù)定沖程(遠(yuǎn)離主結(jié)構(gòu)1運(yùn)動(dòng))，也就是放大了預(yù)應(yīng)力。另一方面，如果中跨偏移克服了另一預(yù)定值(主槽軌中跨部分“太高”)，液壓千斤頂23縮回預(yù)定沖程(接近主結(jié)構(gòu)1，即減小預(yù)加壓力。第二策略(b)比控制策略(a)更簡(jiǎn)單的被運(yùn)用。并且對(duì)局部現(xiàn)象(其中定位傳感器)不敏感?？梢酝ㄟ^(guò)類似于等式1的等式采用數(shù)學(xué)方法規(guī)定該策略。
可以為多于一個(gè)致動(dòng)器的臺(tái)架容易地概括該程序。考慮象進(jìn)行混凝土填充方式的系數(shù)或例如考慮橋曲線覆蓋物的非對(duì)稱加載實(shí)施更堅(jiān)固策略的規(guī)劃。
依據(jù)公用技術(shù)，照顧到每種情況的優(yōu)先權(quán)或需要，設(shè)計(jì)控制板?？梢酝ㄟ^(guò)拉鈕或通過(guò)數(shù)字接口對(duì)其驅(qū)動(dòng)。在致動(dòng)器和液壓泵20附近的臺(tái)架1中優(yōu)選定位控制板。
如對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員顯而易見的，可以以半自動(dòng)的方式做到該系統(tǒng)的控制，其中人工操作員取代自動(dòng)控制單元。在這種情況中，存在控制液壓回路和液壓千斤頂、也就是被施加的力的強(qiáng)度和方向的簡(jiǎn)單電路板。人工操作員將接收設(shè)置于與主結(jié)構(gòu)相關(guān)的鄰近區(qū)域、表面、內(nèi)部和/或外部中的傳感器的讀數(shù)，解釋它們和人工控制哪一個(gè)或那些千斤頂將發(fā)生動(dòng)作，以及該動(dòng)作的方向和水平。該半自動(dòng)化系統(tǒng)傾向于比上面所述的全自動(dòng)化系統(tǒng)更大的誤差，但它提供了本發(fā)明的另一切實(shí)可行的實(shí)施例。
為了容易移動(dòng)本發(fā)明的臺(tái)架，例如從一個(gè)跨度到另一寬度。最重要的是注意確定的功能性需要。為此，將大范圍凸出通過(guò)該結(jié)構(gòu)輪廓的臺(tái)架的確定部件設(shè)計(jì)為可移動(dòng)的、可伸縮的或甚至是可移除的。這對(duì)于連接支柱13、偏移鞍部14和電纜5特別重要?；诿恳话l(fā)射特性，為實(shí)現(xiàn)該目的可以設(shè)計(jì)幾種方案。在一可能的實(shí)施例中，本發(fā)明具有被第二液壓千斤頂定位的旋轉(zhuǎn)支柱，并通過(guò)結(jié)構(gòu)固定的裝置限制其旋轉(zhuǎn)進(jìn)程(見圖10)。
也可以預(yù)見為了使它適應(yīng)不同長(zhǎng)度的多個(gè)跨度，主結(jié)構(gòu)1能夠被分成幾個(gè)模塊化部分。該特性對(duì)多種現(xiàn)代現(xiàn)有技術(shù)臺(tái)架是公用的。
依據(jù)該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征，可以在臨近錨定的區(qū)域和其中連接支柱13連接至主結(jié)構(gòu)1的位置中裝配加強(qiáng)層12。
可將偏移鞍部設(shè)計(jì)為具有與電纜接觸的接觸區(qū)域中的一些滑塊(未示出)，其提供隨后的接觸軌跡，并因此減小最后的高摩擦力，從而避免了磨蝕疲勞。潤(rùn)滑輪也可以用于該用途。
也可以臨近致動(dòng)器配備安全的機(jī)械保持系統(tǒng)，在這種情況中，在兩個(gè)固定支柱上安裝兩個(gè)可調(diào)節(jié)的螺母，使活塞的運(yùn)動(dòng)伴有稍微延遲，從而在任何液壓部件的故障情況中避免致動(dòng)器縮回。
在致動(dòng)器的液壓回路中，可以在方向閥和活塞之間安裝一些附加的保持閥，因此避免了預(yù)應(yīng)力損耗。該系統(tǒng)也優(yōu)選配備檢測(cè)安全危險(xiǎn)的警報(bào)器。除了警報(bào)器之外，也可發(fā)送緊急情況信號(hào)或信息至控制臺(tái)，或最終至在崗的工程師和操作員的移動(dòng)電話。此外，也優(yōu)選設(shè)計(jì)和安裝緊急電源(UPS)系統(tǒng)，以確保在能量中斷情況中供給電源。
基于每一種情況的重要性和包含的風(fēng)險(xiǎn)，必須為液壓回路的大多數(shù)電部件和為某些部件提供冗余。
在現(xiàn)實(shí)生活工作情況中加載臺(tái)架之前某些程序也是合適的，比如一系列初步和校準(zhǔn)測(cè)試的執(zhí)行。這些測(cè)試確定某些機(jī)械和結(jié)構(gòu)特性和情況，以及評(píng)估連接、電纜的彈性、傳感器的執(zhí)行和致動(dòng)器的功能性和精確度。將執(zhí)行測(cè)試，直至整個(gè)系統(tǒng)充分地運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于橋、高架橋或其它結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程的臺(tái)架，所述臺(tái)架包括主結(jié)構(gòu)；至少一條無(wú)束縛電纜；用于固定所述無(wú)束縛電纜的一端至所述結(jié)構(gòu)的第一錨具和用于固定所述無(wú)束縛電纜的相對(duì)端至所述結(jié)構(gòu)的第二錨具；其特征在于配備能夠測(cè)量所述主結(jié)構(gòu)中的物理變化的至少一個(gè)傳感器單元，將所述測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成可讀數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)傳送至控制器的電接口；所述控制器能夠驅(qū)動(dòng)位于所述結(jié)構(gòu)和所述無(wú)束縛電纜之間的致動(dòng)器，并且其能夠依據(jù)所進(jìn)行的測(cè)量增大或減小所述無(wú)束縛電纜的張力。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)架，其特征在于所述控制器是能夠運(yùn)行至少一個(gè)計(jì)算機(jī)程序或處理編碼的至少一臺(tái)計(jì)算機(jī)或自動(dòng)機(jī)。
3.依據(jù)權(quán)利要求1和2所述的臺(tái)架，其特征在于所述計(jì)算機(jī)程序或處理編碼能夠讀出通過(guò)所述傳感器傳送的所述數(shù)據(jù)，并計(jì)算通過(guò)所述致動(dòng)器施加在所述無(wú)束縛電纜上的力的強(qiáng)度和/或方向。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)架，其特征在于所述控制器是人工控制連接至所述至少一個(gè)致動(dòng)器的開關(guān)板的人工操作員。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)架，其特征在于所述無(wú)束縛電纜相對(duì)于所述主結(jié)構(gòu)的輪廓可以是內(nèi)部或外部的。
6.依據(jù)權(quán)利要求1和5所述的臺(tái)架，其特征在于所述無(wú)束縛電纜呈線性或多線性布置。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)架，其特征在于所述錨具中的至少一個(gè)可遠(yuǎn)離和朝向所述主結(jié)構(gòu)移動(dòng)。
8.依據(jù)權(quán)利要求1和7所述的臺(tái)架，其特征在于一個(gè)致動(dòng)器能夠移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)的錨具。
9.依據(jù)權(quán)利要求1、3和4所述的臺(tái)架，其特征在于所述致動(dòng)器是設(shè)置于錨具和所述主結(jié)構(gòu)之間的至少一個(gè)液壓千斤頂。
10.依據(jù)權(quán)利要求1、3和4所述的臺(tái)架，其特征在于所述致動(dòng)器是具有可移動(dòng)連接至用于支持所述無(wú)束縛電纜的鞍部的第一端和可移動(dòng)連接至所述主結(jié)構(gòu)的第二端的至少一個(gè)可伸長(zhǎng)的支柱。
11.依據(jù)權(quán)利要求1和10所述的臺(tái)架，其特征在于通過(guò)平移或旋轉(zhuǎn)，支持所述鞍部的支柱可縮回或可移動(dòng)。
12.依據(jù)權(quán)利要求1和4的臺(tái)架，其特征在于在臺(tái)架的部件的鄰近區(qū)域中、表面或內(nèi)部上定位所述或每一個(gè)傳感器，或者所述或每一個(gè)傳感器相對(duì)于所述主結(jié)構(gòu)位于外部。
13.依據(jù)權(quán)利要求1、4和12所述的臺(tái)架，其特征在于所述傳感器是伸長(zhǎng)計(jì)、壓力變換器LVDT、激光傳感器、電荷單元、測(cè)斜器、測(cè)壓傳感器或類似裝置。
14.依據(jù)權(quán)利要求1和3所述的臺(tái)架，其特征在于用于計(jì)算通過(guò)致動(dòng)器所施加的力的所述強(qiáng)度和/或方向的、通過(guò)所述或每一傳感器測(cè)量的所述數(shù)據(jù)至少是壓力、偏移、旋轉(zhuǎn)、變形、應(yīng)力或載荷水平。
15.依據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)架，其特征在于通過(guò)電子電路、光纖通信、無(wú)線電頻率、紅外線、WI-FI或藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行所述傳感器和所述控制器之間的所述可讀出數(shù)據(jù)的傳送和所述控制器和所述或每一個(gè)致動(dòng)器之間的所述處理數(shù)據(jù)的傳送。
16.依據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)架，其特征在于它能夠?qū)蚣?原地鑄造的結(jié)構(gòu))或?qū)︻A(yù)先澆注部分、預(yù)先澆注槽軌甚至對(duì)其它材料的結(jié)構(gòu)部件提供支持。
17.一種用于配備自調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的預(yù)先提供臺(tái)架的方法，其特征在于所述預(yù)先提供臺(tái)架裝配有權(quán)利要求1所述的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于橋、高架橋或其它結(jié)構(gòu)的建造處理的臺(tái)架，所述臺(tái)架裝配有一種當(dāng)出現(xiàn)加載時(shí)依據(jù)被施加于其上的外部作用而自動(dòng)調(diào)節(jié)所述臺(tái)架的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的系統(tǒng)。通過(guò)監(jiān)控所述結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)傳感器(2)的使用，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的調(diào)節(jié)，所述傳感器傳送測(cè)量結(jié)果至控制器(6)，所述控制器(6)然后能夠驅(qū)動(dòng)改變所述結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力電纜的張力的至少一個(gè)致動(dòng)器。在本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)中，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)不施加外部載荷時(shí)施加大量的預(yù)應(yīng)力、而不可能在主結(jié)構(gòu)(1)中含有不期望的變形的。
文檔編號(hào)E01D21/00GK1816665SQ200480018798
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者佩德羅·阿爾瓦雷斯·里貝羅·多·卡爾羅·帕謝科 申請(qǐng)人:佩德羅·阿爾瓦雷斯·里貝羅·多·卡爾羅·帕謝科