本發(fā)明涉及施工質(zhì)量，尤其涉及一種預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、預(yù)應(yīng)力混凝土梁即對梁預(yù)先施加使其在跨中產(chǎn)生負彎矩的力，以部分抵消梁在使用中的正彎矩。相比普通鋼筋混凝土梁，預(yù)應(yīng)力混凝土梁具有更優(yōu)秀的特點：因采用高強度抗拉預(yù)應(yīng)力材料，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的荷載能力更大；在同等荷載作用下，采用預(yù)應(yīng)力的梁的截面尺寸較小，自重更輕；施加適當(dāng)大小的預(yù)應(yīng)力，當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁承受由外荷載產(chǎn)生拉力時，首先抵消受拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力，然后隨荷載增加，才使混凝土受拉，這就限制了混凝土的伸長，延緩或不使裂縫出現(xiàn)，克服了用普通鋼筋混凝土梁的最大缺點，即裂縫問題。

2、由于鋼筋延展的特性，預(yù)應(yīng)力混凝土梁澆筑完成前所施加的預(yù)應(yīng)力，在混凝土澆筑凝固過程中有所衰減，不能達到設(shè)計要求；另一種情況為施工過程中施加了過大預(yù)應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土材料、預(yù)應(yīng)力鋼筋等超過負荷，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力失效。

3、因此，亟待設(shè)計一種預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或者改進需求，本發(fā)明提供了一種預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)對特定時間點或特定時間范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力的精準(zhǔn)施加，進而控制預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括控制器、液壓裝置、設(shè)置在液壓裝置上的壓力傳感器以及設(shè)置在預(yù)應(yīng)力鋼筋上的應(yīng)力傳感器；

4、所述液壓裝置，用于對需要施加預(yù)應(yīng)力的鋼筋施加拉力；

5、所述壓力傳感器，用于檢測所述液壓裝置對鋼筋施加拉力時的工作壓力；

6、所述應(yīng)力傳感器，用于檢測所述預(yù)應(yīng)力鋼筋在預(yù)應(yīng)力施加以及特定時間范圍內(nèi)所承受的應(yīng)力；

7、所述控制器包括壓力獲取模塊，驅(qū)動執(zhí)行模塊，應(yīng)力獲取模塊，時鐘記錄模塊，特性擬合模塊、設(shè)定模塊、預(yù)應(yīng)力計算模塊；

8、所述壓力獲取模塊，用于通過所述壓力傳感器獲取所述液壓裝置對鋼筋施加拉力時的工作壓力；

9、所述驅(qū)動執(zhí)行模塊，用于驅(qū)動所述液壓裝置執(zhí)行動作；

10、所述應(yīng)力獲取模塊，用于通過所述應(yīng)力傳感器獲取被施加預(yù)應(yīng)力的鋼筋所受的應(yīng)力；

11、所述時鐘記錄模塊，用于記錄所述鋼筋被施加預(yù)應(yīng)力后發(fā)生應(yīng)力變化的變形時間；

12、所述特性擬合模塊，用于根據(jù)所述壓力獲取模塊、應(yīng)力獲取模塊、時鐘記錄模塊的輸出，分析鋼筋應(yīng)力與工作壓力、工作時間之間的關(guān)系；

13、所述設(shè)定模塊用于人為設(shè)定鋼筋混凝土梁澆筑與養(yǎng)護時長、鋼筋型號及材料關(guān)鍵特征參數(shù)；

14、所述預(yù)應(yīng)力計算模塊，用于根據(jù)所述特性擬合模塊所得關(guān)系、設(shè)定模塊的設(shè)定，結(jié)合預(yù)設(shè)算法計算所需施加的合適的預(yù)應(yīng)力初始值。

15、作為本技術(shù)的一實施例，所述特性擬合模塊分析鋼筋應(yīng)力與工作壓力、工作時間之間的關(guān)系表達式為：

16、f0＝δ+f0

17、f＝λf0

18、其中，f0為t0時刻鋼筋上的預(yù)應(yīng)力，t0時刻對鋼筋進行初次錨固；f0為t0時刻系統(tǒng)對鋼筋施加的拉力；δ為錨固瞬間鋼筋上的預(yù)應(yīng)力損失值，與錨固動作速度反相關(guān)、f0正相關(guān)；f為t0時刻后鋼筋上的預(yù)應(yīng)力；λ為f的衰減系數(shù)，與鋼筋材料、f0、時間有關(guān)。

19、作為本技術(shù)的一實施例，所述特性擬合模塊將離散化后的預(yù)應(yīng)力數(shù)據(jù)、液壓裝置施加的初始拉力進行特性分析，對躍變點進行處理計算出δ，對衰變區(qū)間進行分析，擬合出λ表達式。

20、作為本技術(shù)的一實施例，所述控制器根據(jù)所述預(yù)應(yīng)力計算模塊計算得到的預(yù)應(yīng)力初始值控制所述驅(qū)動執(zhí)行模塊驅(qū)動液壓裝置執(zhí)行預(yù)應(yīng)力加載。

21、作為本技術(shù)的一實施例，所述控制器還包括比較模塊和確定模塊；

22、所述比較模塊，用于將實際應(yīng)力數(shù)據(jù)與所述特性擬合模塊所得的應(yīng)力特性進行比較；

23、所述確定模塊，用于根據(jù)所述比較模塊比對結(jié)果給出相應(yīng)是否合格信息。

24、作為本技術(shù)的一實施例，當(dāng)比較模塊的比對結(jié)果滿足要求時，所述確定模塊輸出預(yù)應(yīng)力施加合格信息，若比較模塊的比對結(jié)果不滿足要求時，確定模塊輸出預(yù)應(yīng)力不合格信息，所述系統(tǒng)啟動特性擬合模塊再次擬合，重新進行加載，直至確定模塊給出預(yù)應(yīng)力施加合格信息。

25、本技術(shù)還提供了一種預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量控制方法，采用如上所述的質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括：

26、通過壓力獲取模塊獲取液壓裝置對鋼筋施加拉力時的工作壓力；

27、通過應(yīng)力獲取模塊獲取鋼筋被施加預(yù)應(yīng)力所受的應(yīng)力；

28、通過時鐘記錄模塊獲取鋼筋被施加預(yù)應(yīng)力后發(fā)生應(yīng)力變化的變形時間；

29、通過特性擬合模塊分析鋼筋應(yīng)力與工作壓力、工作時間之間的關(guān)系；

30、通過設(shè)定模塊設(shè)定鋼筋混凝土梁澆筑與養(yǎng)護時長、鋼筋型號及材料關(guān)鍵特征參數(shù)；

31、通過預(yù)應(yīng)力計算模塊據(jù)所述特性擬合模塊所得關(guān)系、設(shè)定模塊的設(shè)定，結(jié)合預(yù)設(shè)算法計算所需施加的合適的預(yù)應(yīng)力初始值。

32、作為本技術(shù)的一實施例，所述特性擬合模塊分析鋼筋應(yīng)力與工作壓力、工作時間之間的關(guān)系時，其關(guān)系表達式為：

33、f0＝δ+f0

34、f＝λf0

35、其中，f0為t0時刻鋼筋上的預(yù)應(yīng)力，t0時刻對鋼筋進行初次錨固；f0為t0時刻系統(tǒng)對鋼筋施加的拉力；δ為錨固瞬間鋼筋上的預(yù)應(yīng)力損失值，與錨固動作速度反相關(guān)、f0正相關(guān)；f為t0時刻后鋼筋上的預(yù)應(yīng)力；λ為f的衰減系數(shù)，與鋼筋材料、f0、時間有關(guān)。

36、作為本技術(shù)的一實施例，所述方法還包括：控制器根據(jù)所述預(yù)應(yīng)力計算模塊計算得到的預(yù)應(yīng)力初始值控制所述驅(qū)動執(zhí)行模塊驅(qū)動液壓裝置執(zhí)行預(yù)應(yīng)力加載。

37、作為本技術(shù)的一實施例，所述方法還包括：

38、預(yù)應(yīng)力加載完成后，通過比較模塊將實際應(yīng)力數(shù)據(jù)與所述特性擬合模塊所得的應(yīng)力特性進行比較；當(dāng)比較模塊的比對結(jié)果滿足要求時，確定模塊輸出預(yù)應(yīng)力施加合格信息，若比較模塊的比對結(jié)果不滿足要求時，確定模塊輸出預(yù)應(yīng)力不合格信息，系統(tǒng)啟動特性擬合模塊再次擬合，重新進行加載，直至確定模塊給出預(yù)應(yīng)力施加合格信息。

39、本發(fā)明的有益效果為：

40、本發(fā)明首先通過壓力獲取模塊獲取液壓裝置對鋼筋施加拉力時的工作壓力，通過應(yīng)力獲取模塊獲取被施加預(yù)應(yīng)力的鋼筋所受的應(yīng)力，通過時鐘記錄模塊記錄鋼筋被施加預(yù)應(yīng)力后發(fā)生應(yīng)力變化的變形時間，然后通過特性擬合模塊分析液壓裝置對鋼筋施加拉力時的工作壓力、鋼筋被施加預(yù)應(yīng)力所受的應(yīng)力以及鋼筋被施加預(yù)應(yīng)力后發(fā)生應(yīng)力變化的變形時間之間的關(guān)系，再通過預(yù)應(yīng)力計算模塊，根據(jù)特性擬合模塊所得關(guān)系、設(shè)定模塊的設(shè)定，結(jié)合預(yù)設(shè)算法計算所需施加的合適的預(yù)應(yīng)力初始值，系統(tǒng)加載預(yù)應(yīng)力后繼續(xù)分析，直至確認鋼筋上的預(yù)應(yīng)力符合設(shè)計要求后系統(tǒng)給出確認信息，然后澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土梁。通過對預(yù)應(yīng)力混凝土梁需要施加的預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)確計算，實時監(jiān)測與比較確認，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量的可靠控制。