一种渡槽结构的荷载自适应控制方法技术

本发明专利技术提出了一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，涉及水利工程领域和预应力混凝土结构领域，在渡槽槽身内安装水位感应器感应槽内水位高度，通过控制系统计算水荷载变化值和实时应力差，当水位变化值较大时，实时应力差超过初始设定应力允许误差，控制系统则传递指令给智能张拉系统进行体外预应力的再张拉或放张，调整施加在渡槽结构上的预加力大小，改变渡槽结构的应力状态，使结构始终处在受力合适状态。通过本发明专利技术的方法，实现了渡槽结构的荷载自适应控制，使得预应力混凝土结构成为一个可自行调节内在力的机构体系，主动抗力，不再是传统意义结构的被动受力状态；突破了传统混凝土结构应力不可调的问题。凝土结构应力不可调的问题。凝土结构应力不可调的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种渡槽结构的荷载自适应控制方法


[0001]本专利技术涉及水利工程领域和预应力混凝土结构领域，具体涉及一种渡槽结构的荷载自适应控制方法。

技术介绍

[0002]渡槽是跨越河渠、道路、山沟等的空中输水结构，其承受的活载主要是水荷载，结构形式多为预应力混凝土梁式结构。渡槽在不同季节或不同使用要求下槽内水位并不是一定的，其极限状态分为无水和满水两种状态，活载(水荷载)差别巨大，满水状态下水荷载重力可达到渡槽自身重力的2～4倍，不同状态下结构自身应力相差很大。渡槽结构自身预应力设计一般以某一种水位(常用水位)状态控制，而对于其他水位状况，反而可能由于预压应力过大而导致槽身顶部开裂或由于预应力不足而导致槽身底部开裂。但是一般梁式结构预应力束是固定“死”在结构内部的，主要是受限于现阶段两方面的技术问题，一方面是对于体内预应力束张拉完成后与混凝土结构结合成一体无法再次张拉，另一方面是现有的预应力束锚具都是一次性使用的，一旦闭合夹紧无法再解锁打开，因此现阶段的预应力束一旦张拉完成锚固后是无法再次调节预应力大小，这在一定程度上限制了渡槽及相关预应力混凝土结构的使用工况。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供一种渡槽结构的荷载自适应控制方法。
[0004]本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
[0005]一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，通过水位传感器、控制系统、智能张拉系统多系统联动配合实现根据渡槽内水位变化自动调节渡槽预应力索张拉过程，使渡槽能够自动适应外部荷载变化，始终处于受力合理状态。
[0006]本专利技术的进一步技术：
[0007]优选的，所述渡槽为钢筋混凝土预应力结构，所述渡槽底部设有渡槽跨径支点；
[0008]预应力采用的是体外预应力钢束，具体的，所述渡槽侧壁设有上下交错设置的预应力转向块和预应力张拉锚固端，所述预应力张拉锚固端位于渡槽侧壁两端，所述预应力张拉锚固端上设有可开合锚具，体外预应力索穿过预应力转向块、预应力张拉锚固端锚固在可开合锚具上。
[0009]优选的，所述水位传感器置于渡槽槽身底部，通过感应水压而获得水位高度；所述水位高度是指渡槽仓内水面高度距离水底的距离。
[0010]优选的，所述控制系统为整个系统的控制中心，接收水位传感器传输的数据后进行相应计算并判断是否需要进行智能张拉，当判断需要进行智能张拉后传递指令给智能张拉系统进行智能张拉。
[0011]优选的，所述智能张拉系统包括数字阀、液压泵站、油路、千斤顶、可开合锚具；所述数字阀接收和传递控制系统指令和数据；所述液压泵站为动力提供设备；所述油路分为
供油和回油，共同工作为智能张拉系统提供动力；所述千斤顶为预应力钢束的直接传设备；所述可开合锚具体为设有安全锁的可开合锚具，预备张拉前安全锁打开，预应力索解除锁定进行张拉，完成张拉后可开合锚具夹紧、安全锁关闭。
[0012]优选的，具体按以下步骤进行：
[0013]S1，在渡槽槽身内安装水位感应器，连接控制系统；
[0014]S2，在控制系统内设定渡槽初始设计水位h0和渡槽控制点的应力允许误差σ
e
；
[0015]S3，水位感应器感应渡槽内水位高度h，将数据传输给智能控制系统；
[0016]S4，控制系统接收到数据后计算活载变化值Δq，计算方法如下式所示：
[0017][0018]式中：B1、B2为渡槽槽身底部和顶部盛水断面净宽度；
[0019]H为渡槽槽身盛水断面净高度；
[0020]ρ为水的密度；
[0021]g为重力加速度；
[0022]S5，根据活载变化值计算渡槽控制点的实时应力差Δσ，计算方法如下式所示：
[0023][0024]式中：γ为荷载分项系数，按现行设计规范取值；
[0025]为渡槽结构弯矩设计系数，根据结构受力形式取值；
[0026]W为渡槽结构控制点的截面模量；
[0027]L为渡槽结构的计算跨度；
[0028]S6，对比实时应力差Δσ和应力允许误差σ
e
，满足下式时控制系统判断需要对预应力钢束进行智能张拉；
[0029]|Δσ|＞σ
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0030]S7，控制系统传递指令给智能张拉系统启动张拉程序，首先获取每个锚具传力计压力值P0，然后将千斤顶缓慢增压调整至初始顶力P0状态，稳定10分钟后将锚具安全锁定打开；
[0031]S8，控制系统计算单个千斤顶顶力实值P，然后千斤顶缓慢增压或减压至顶力为P的状态，完成动态张拉，单个顶力实值P计算方法如下式所示：
[0032][0033]式中：n为千斤顶数量；
[0034]A为预应力钢束的截面面积；
[0035]y
c
、y
i
分别为渡槽控制点截面形心轴距离截面边缘距离、预应力束中心距离截面边缘距离；
[0036]S9，锚具安全锁定关闭，预应力索拉紧，稳定10分钟后，千斤顶退出工作状态，完成渡槽结构的荷载自适应控制过程。
[0037]优选的，所述渡槽控制点为渡槽结构沿跨径方向拉应力最大的位置。
[0038]有益效果：
[0039]本专利技术提供一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，在渡槽槽身内安装水位感应器感应槽内水位高度，通过控制系统计算水荷载变化值和实时应力差，当水位变化值较大时，实时应力差超过初始设定应力允许误差，控制系统则传递指令给智能张拉系统控制可开合锚具智能开合，进一步进行体外预应力的再张拉或放张，调整施加在渡槽结构上的预加力大小,改变渡槽结构的应力状态，使结构始终处在受力合适状态，避免出现由于水位变化过大导致初始预应力不适用于现行荷载工况而导致渡槽结构开裂的问题。通过本专利技术的方法，实现了渡槽结构的荷载自适应控制，使得预应力混凝土结构成为一个可自行调节内在力的机构体系，主动抗力，不再是传统意义结构的被动受力状态；突破了传统混凝土结构应力不可调的问题。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为一种渡槽结构的荷载自适应控制系统示意图；
[0042]图2为梁式渡槽结构示意图；
[0043]图3为体外预应力体系构造图；
[0044]图4为渡槽横断面尺寸示意图；
[0045]图5为可开合锚具侧视剖面示意图；
[0046]图6为图4中A
‑
A截面结构示意图；
[0047]图7为挤压柱结构示意图。
[0048]上述图中序号：1
‑
渡槽，1.2
‑
体外预应力索，1.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，其特征在于，通过水位传感器、控制系统、智能张拉系统多系统联动配合实现根据渡槽内水位变化自动调节渡槽预应力索张拉过程，使渡槽能够自动适应外部荷载变化，始终处于受力合理状态。2.根据权利要求1中所述的一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，其特征在于，所述渡槽为钢筋混凝土预应力结构，所述渡槽底部设有渡槽跨径支点；预应力采用的是体外预应力钢束，具体的，所述渡槽侧壁设有上下交错设置的预应力转向块和预应力张拉锚固端，所述预应力张拉锚固端位于渡槽侧壁两端，所述预应力张拉锚固端上设有可开合锚具，体外预应力索穿过预应力转向块、预应力张拉锚固端锚固在可开合锚具上。3.根据权利要求1中所述的一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，其特征在于，所述水位传感器置于渡槽槽身底部，通过感应水压而获得水位高度；所述水位高度是指渡槽仓内水面高度距离水底的距离。4.根据权利要求1中所述的一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，其特征在于，所述控制系统为整个系统的控制中心，接收水位传感器传输的数据后进行相应计算并判断是否需要进行智能张拉，当判断需要进行智能张拉后传递指令给智能张拉系统进行智能张拉。5.根据权利要求1中所述的一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，其特征在于，所述智能张拉系统包括数字阀、液压泵站、油路、千斤顶、可开合锚具；所述数字阀接收和传递控制系统指令和数据；所述液压泵站为动力提供设备；所述油路分为供油和回油，共同工作为智能张拉系统提供动力；所述千斤顶为预应力钢束的直接传设备；所述可开合锚具体为设有安全锁的可开合锚具，预备张拉前安全锁打开，预应力索解除锁定进行张拉，完成张拉后可开合锚具夹紧、安全锁关闭。6.根据权利要求1中所述的一种渡槽结构的荷载自适应控制方法，其特征在于，具体按以下步骤进行：S1，在渡槽槽身内安装水位感应器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱俊，王倩，吴志刚，杨大海，殷亮，李剑鸾，汪志甜，杨凯，谢玉萌，魏庆庆，
申请(专利权)人：公路交通节能与环保技术及装备交通运输行业研发中心，
类型：发明
国别省市：