1、中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 2016 年6月,JSZK-型 鐵路橋梁靜載試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置,咨詢電話： 副總經(jīng)理 吳俊一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介,JSZK- 型鐵路橋梁靜載試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置是鐵科院結(jié)合鐵路工程建設(shè)信息化項(xiàng)目研制的自動(dòng)化和信息化新裝備。 依托： 總公司鐵路工程管理平臺(tái)BIM中心橋梁靜載試驗(yàn)?zāi)K項(xiàng)目。 2015年度鐵總重點(diǎn)課題：鐵路線橋隧工程建造技術(shù)深化研究鐵路橋梁靜載試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置的研制（合同編號(hào)：2015D001-A） 具備： 自動(dòng)加載、自動(dòng)檢測(cè)計(jì)算、自動(dòng)記錄報(bào)告、自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?滿足： TB/T2092預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡(jiǎn)支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)； 工管科信函2

2、015331號(hào)鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁靜載試驗(yàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口暫行規(guī)定。 實(shí)現(xiàn)： 試驗(yàn)過(guò)程自動(dòng)化控制：自動(dòng)加載；自動(dòng)檢測(cè)；自動(dòng)判定；自動(dòng)輸出； 試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息化管理：基本信息；過(guò)程數(shù)據(jù)；試驗(yàn)報(bào)告；現(xiàn)場(chǎng)視頻。,鐵路橋梁靜載試驗(yàn)自動(dòng)控制裝置試驗(yàn)實(shí)景,試驗(yàn)全過(guò)程自動(dòng)化控制,試驗(yàn)人員完成梁型、梁號(hào)等基礎(chǔ)信息參數(shù)配置后，本裝置自動(dòng)生成靜載試驗(yàn)計(jì)算單，一鍵啟動(dòng)試驗(yàn)即可按照標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)循環(huán)加載、同步加載、自動(dòng)平衡、自動(dòng)檢測(cè)判定、自動(dòng)輸出靜載試驗(yàn)報(bào)告，自動(dòng)傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像。 一鍵啟動(dòng)、全過(guò)程自動(dòng)完成。操作簡(jiǎn)單，使用方便，工作效率高； 閉環(huán)控制，自動(dòng)測(cè)量。加載同步、動(dòng)態(tài)平衡、數(shù)值準(zhǔn)確，試驗(yàn)質(zhì)量高；,試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息化

3、管理,配置標(biāo)準(zhǔn)接口及視頻監(jiān)控設(shè)備，數(shù)據(jù)格式滿足接口要求，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)梁型參數(shù)自動(dòng)下載，試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)報(bào)告和試驗(yàn)圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)時(shí)上傳，滿足靜載試驗(yàn)信息化管理要求。,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安裝便捷、維護(hù)量小,電動(dòng)機(jī)械千斤頂加載方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受環(huán)境溫度影響；電動(dòng)機(jī)械千斤頂、雙功能輪輻式數(shù)字測(cè)力傳感器、變頻電機(jī)高度一體化集成，整體安裝、拆卸、維護(hù)方便。 取代了高壓泵站、進(jìn)口高壓閥件、大量油路、油表等液壓設(shè)備，消除了傳統(tǒng)液壓加載方式油泵油路泄露導(dǎo)致的安全隱患，大大減小高壓閥件等環(huán)節(jié)的維護(hù)工作量。,綜合安全防護(hù)、保障試驗(yàn)安全,設(shè)置多項(xiàng)軟、硬件安全防護(hù)措施，可有效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的突發(fā)情況，保障試驗(yàn)安全 。,科技成果評(píng)審,

4、該裝置于2016年4月29日順利通過(guò)鐵總科技管理部組織的科技成果評(píng)審。,工程試運(yùn)用,該裝置在石濟(jì)客專、濟(jì)青高鐵等項(xiàng)目建設(shè)中進(jìn)行了成功試應(yīng)用。,二、組成結(jié)構(gòu),試驗(yàn)人員完成梁型、梁號(hào)等基礎(chǔ)信息參數(shù)配置后一鍵啟動(dòng)試驗(yàn)，本裝置,靜載試驗(yàn)自控裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主控、加載、荷載測(cè)量、撓度測(cè)量、安全監(jiān)測(cè)、裂縫檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、安全應(yīng)急報(bào)警八個(gè)模塊組成 ，配置對(duì)應(yīng)軟件程序和接口。,工作原理,試驗(yàn)啟動(dòng)后，主控模塊發(fā)送流程控制指令給加載模塊，加載模塊按照指令進(jìn)行自動(dòng)加載；加載過(guò)程中，荷載測(cè)量模塊、撓度測(cè)量模塊、安全監(jiān)測(cè)模塊和裂縫檢測(cè)模塊將采集的檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街骺啬K，主控軟件按照預(yù)定算法進(jìn)行計(jì)算、分析和判斷

5、，完成數(shù)據(jù)記錄、傳輸、報(bào)告輸出。,加載控制閉環(huán)結(jié)構(gòu),主要設(shè)備-控制柜,主控柜：集成工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS應(yīng)急電源、打印機(jī)、語(yǔ)音播報(bào)音箱、聲光報(bào)警器等設(shè)備。,分控柜：集成儀表、變頻器串口集線器、動(dòng)力供電等設(shè)備。,主要設(shè)備-電動(dòng)機(jī)械千斤頂,變頻電機(jī)、減速器、機(jī)械千斤頂與數(shù)字式壓力傳感器集成為加載一體化機(jī)械組件（總高度790mm，適用現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)高度），通過(guò)變頻器控制加載。,主要設(shè)備-荷載檢測(cè)與監(jiān)測(cè)傳感器,分別采用輪輻式雙功能數(shù)字壓力傳感器的兩路獨(dú)立輸出進(jìn)行荷載測(cè)量與監(jiān)測(cè)。,該傳感器是在同一個(gè)壓力傳感器的內(nèi)部安置兩套完全獨(dú)立的彈性應(yīng)變體、獨(dú)立的電路、獨(dú)立的傳輸系統(tǒng)，形成兩套完全獨(dú)立、性能等同的

6、壓力檢測(cè)系統(tǒng)。,主要設(shè)備-撓度測(cè)量與監(jiān)測(cè)儀器,分別采用6個(gè)光柵位移計(jì)和6個(gè)機(jī)械式百分表進(jìn)行撓度測(cè)量和監(jiān)測(cè)。,撓度測(cè)量用光柵位移計(jì),主要設(shè)備-圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)儀,圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)儀安裝示意圖,橫向檢測(cè)范圍為梁底板中心線跨中左右各2m，縱向檢測(cè)范圍為梁底板及下翼緣底角15cm的全部范圍，檢測(cè)面積為22m2 。,梁底板輪廓線,梁底板輪廓線,圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)儀走行裝置,主要設(shè)備-振弦應(yīng)變裂縫檢測(cè)儀,振弦傳感器,振弦傳感器安裝位置示意,將振弦傳感器以“工”字形安裝在梁體底部，共布置41路 。 由于振弦傳感器的物理特性和安裝尺寸的限制，其只能對(duì)梁體指定部位進(jìn)行檢測(cè)。 為了保證裂縫檢測(cè)范圍全面覆蓋，需要現(xiàn)場(chǎng)

7、試驗(yàn)人員對(duì)未覆蓋的區(qū)域（含應(yīng)力集中的底角）進(jìn)行人工觀測(cè)。,5m,梁底板輪廓線,梁底板輪廓線,人工觀測(cè)區(qū)域,人工觀測(cè)區(qū)域,三、主要功能與性能,1.主要功能 （1）自動(dòng)加載 自動(dòng)計(jì)算生成靜載試驗(yàn)計(jì)算單并按照試驗(yàn)流程自動(dòng)控制各加載點(diǎn)達(dá)到并保持在試驗(yàn)規(guī)定的荷載值，一鍵啟動(dòng)全過(guò)程（兩個(gè)循環(huán)）自動(dòng)化加載控制； （2）自動(dòng)檢測(cè) 自動(dòng)檢測(cè)實(shí)際荷載值和撓度，計(jì)算撓跨比并動(dòng)態(tài)繪制跨中彎矩?fù)隙惹€圖；梁體受力裂縫自動(dòng)檢測(cè)。 （3）自動(dòng)判定 撓跨比及梁體受力裂縫合格智能化判定，自動(dòng)輸出靜載試驗(yàn)報(bào)告,并具備電子簽章功能；,三、主要功能與性能,（4）自動(dòng)報(bào)警 試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)不合格結(jié)果或系統(tǒng)工作故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。 （5）安全

8、應(yīng)急 加載異常或出現(xiàn)故障、斷電等突發(fā)情況時(shí)可立即停止加載并保存數(shù)據(jù)。 （6）加載手動(dòng)控制 可手動(dòng)控制千斤頂加載及卸載，以適應(yīng)千斤頂安裝調(diào)整及故障處置。,三、主要功能與性能,（7）設(shè)備狀態(tài)自檢 設(shè)備儀器狀態(tài)自診斷； （8）安全監(jiān)測(cè) 荷載及撓度實(shí)際測(cè)量值的獨(dú)立、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)； （9）數(shù)據(jù)傳輸 具備標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可接入梁場(chǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)信息系統(tǒng)和鐵路工程管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)梁型參數(shù)自動(dòng)下載，試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)報(bào)告實(shí)時(shí)上傳和試驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖像的遠(yuǎn)程監(jiān)控。,三、主要功能與性能,2.主要性能 （1）適用范圍 滿足TB/T2092-2003預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡(jiǎn)支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，適用于T型、箱型、槽型等類型

9、預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡(jiǎn)支梁的靜載試驗(yàn)。按照T型梁5套、單箱單孔箱梁（槽型梁）10套、單箱雙室梁配置15套加載及荷載檢測(cè)模塊。 （2）加載性能 a. 加載持荷相對(duì)偏差： 1%； b. 加載過(guò)程同步偏差： 20kN； c. 加載速度： 3kN/s； （3）撓度測(cè)量相對(duì)偏差： 0.1%F.S；,三、主要功能與性能,（4）裂縫檢測(cè) a. 裂縫檢測(cè)識(shí)別能力(最小裂縫寬度)： 圖像識(shí)別： 0.02mm；（振弦檢測(cè)： 0.01mm ）。 b. 裂縫檢測(cè)單次循環(huán)用時(shí)： 圖像掃描并識(shí)別： 5min ；（振弦檢測(cè)： 50s ）。 c. 裂縫檢測(cè)范圍： 圖像識(shí)別：涵蓋梁體跨中左、右各不小于2.0m的下緣底角及梁底面的

10、全部范圍； （振弦檢測(cè)：傳感器安裝在梁底面的跨中線及兩側(cè)邊緣位置，即 按“工”字形設(shè)置41個(gè)測(cè)點(diǎn)）。,四、安裝、使用及維護(hù),1. 現(xiàn)場(chǎng)安裝條件 應(yīng)配有足夠強(qiáng)度、剛度的反力架，反力架梁能提供的反力應(yīng)不小于計(jì)算最大試驗(yàn)荷載值的1.52.0倍。在最大試驗(yàn)荷載下反力架的上拱和試驗(yàn)梁下?lián)系目傋冃?，不?yīng)超過(guò)加載千斤頂最大行程。（通常反力架上拱變形最大不應(yīng)超過(guò)150mm） 配備安裝反力架、千斤頂?shù)鹊牡跹b機(jī)具及安裝豎拉桿專用扭矩扳手。 加載試驗(yàn)必要時(shí)應(yīng)設(shè)置防風(fēng)、防傾支護(hù)。 電氣設(shè)備應(yīng)具有綜合接地裝置，且接地電阻應(yīng)小于4。 應(yīng)具備三相交流380V和220V、50Hz供電和發(fā)電條件。 應(yīng)具備10M帶寬以上的網(wǎng)絡(luò)端

11、口。 按照TB/T2092標(biāo)準(zhǔn)要求安裝好試驗(yàn)梁。 備用發(fā)電機(jī)應(yīng)在試驗(yàn)時(shí)做好應(yīng)急準(zhǔn)備。,四、安裝、使用及維護(hù),2.設(shè)備安裝 （1）加載千斤頂安裝 沿試驗(yàn)梁梁頂標(biāo)出的腹板中心線用墨線清晰彈出縱橫向“十字”線作為千斤頂安放的中心位置。 梁頂各加載點(diǎn)鋪設(shè)墊層（細(xì)砂）及鋼座板。鋼座板用水平尺調(diào)平后，移入千斤頂。移入千斤頂時(shí)注意輕緩，不破壞調(diào)平后的鋼座板和墊層。 各千斤頂中心與梁頂加載中心線縱橫向位置偏差均不大于10mm。 連接機(jī)械千斤頂電機(jī)電源線至變頻器輸出插座。使用中高壓動(dòng)力線纜不要繞環(huán)堆放，防止電磁渦流效應(yīng)；電機(jī)電源線必要時(shí)采用金屬絲網(wǎng)包裹屏蔽并可靠接地。 連接測(cè)力傳感器信號(hào)線至荷載采集儀。信號(hào)電纜

12、與動(dòng)力線纜要分開敷設(shè)。 檢查核對(duì)千斤頂、傳感器、荷載采集儀端口編號(hào)對(duì)應(yīng)一致。 加載系統(tǒng)手動(dòng)操作控制正常。,四、安裝、使用及維護(hù),2.設(shè)備安裝 （3）光柵位移計(jì)及百分表安裝 量程為10mm的光柵位移計(jì)和百分表用于測(cè)量?jī)蓚?cè)支座的支點(diǎn)沉降量； 量程為50mm的光柵位移計(jì)和百分表用于測(cè)量梁體跨中位移量。 位移計(jì)和百分表的金屬檢測(cè)桿保持鉛垂，觸頭預(yù)留1.0mm2.0mm的壓縮量。檢測(cè)桿的觸頭初始安裝不能懸空。,四、安裝、使用及維護(hù),2.設(shè)備安裝 （4）裂縫檢測(cè)設(shè)備安裝 圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)儀：將圖像識(shí)別檢測(cè)裝置采用真空吸盤吸附置于梁體下方，高清相機(jī)鏡頭蓋開啟，準(zhǔn)備對(duì)梁體下表面進(jìn)行掃描。,b）振弦應(yīng)變裂縫檢測(cè)

13、儀：將用于應(yīng)變測(cè)量的振弦傳感器以“工”字形布設(shè)在梁體底部密貼安裝，粘貼穩(wěn)固、牢靠。布設(shè)41路時(shí)，按編號(hào)141與橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)采集儀的CH1CH41接線端對(duì)應(yīng)連接。,四、安裝、使用及維護(hù),2.設(shè)備安裝 （5）主控柜與分控柜 主控柜穩(wěn)定放置在試驗(yàn)梁一側(cè)的中間位置。 儀表柜和變頻器柜穩(wěn)定放置在試驗(yàn)梁上。 （6）電力與信號(hào)接線 按照隨機(jī)提供的電氣連接圖操作。,四、安裝、使用及維護(hù),3.操作使用 （1）運(yùn)行主控軟件，主控軟件進(jìn)行運(yùn)行環(huán)境和程序自檢后自動(dòng)讀取預(yù)存橋梁靜載試驗(yàn)參數(shù)并自動(dòng)計(jì)算試驗(yàn)梁各級(jí)加載的跨中彎矩、荷載值、設(shè)計(jì)撓跨比判別值等。點(diǎn)擊工控機(jī)“開始”按鈕，電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)按照計(jì)算的荷載值一鍵“全

14、自動(dòng)”完成第一加載循環(huán)、第二加載循環(huán)的試驗(yàn)。 （2）開始加載后，操作人員密切注意各測(cè)力傳感器荷載上升是否正常，關(guān)注各撓度檢測(cè)數(shù)據(jù)是否正常，振弦應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集是否正常，數(shù)據(jù)圖像監(jiān)控是否正常。若有問(wèn)題，點(diǎn)擊“暫定”按鈕，檢查和處理問(wèn)題；處理完畢，點(diǎn)擊“繼續(xù)”，繼續(xù)試驗(yàn)。 （3）加載過(guò)程中，每一級(jí)加載時(shí)均由主控程序控制音箱進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。現(xiàn)場(chǎng)參與試驗(yàn)人員根據(jù)語(yǔ)音得知加載進(jìn)度及加載的具體情況，協(xié)調(diào)一致進(jìn)行操作。,四、安裝、使用及維護(hù),3.操作使用 （4）主控程序?qū)崟r(shí)接收并自動(dòng)顯示荷載值，根據(jù)預(yù)存的橋梁靜載試驗(yàn)參數(shù)和實(shí)時(shí)測(cè)量的光柵位移計(jì)的位移數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)計(jì)算各級(jí)實(shí)際撓跨比和跨中彎矩，荷載-撓度曲線體現(xiàn)加載進(jìn)

15、度。主控程序根據(jù)振弦傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)顯示振弦應(yīng)變儀的線性相關(guān)系數(shù)并給出合格與否的判別提示。 （5）加載試驗(yàn)中梁頂及梁底各設(shè)1人，配合圖像監(jiān)控，巡視硬件設(shè)備工作狀況。第一加載循環(huán)完畢后休息10分鐘進(jìn)行第二加載循環(huán)試驗(yàn)，在此期間，檢查各千斤頂、光柵位移計(jì)是否回位，精軋螺紋鋼是否松動(dòng)，各種設(shè)備是否正常。遇緊急情況可一鍵按下急停按鈕斷電，停止所有加載操作，保證試驗(yàn)安全。 （6）試驗(yàn)完成后系統(tǒng)自動(dòng)生成“靜載試驗(yàn)計(jì)算單”和輸出“靜載試驗(yàn)報(bào)告”。,四、安裝、使用及維護(hù),功能按鈕,3.操作使用-主控界面,四、安裝、使用及維護(hù),3.操作使用-圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)操作界面,四、安裝、使用及維護(hù),3.操作使用-圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)操作界面,四、安裝、使用及維護(hù),3.操作注意事項(xiàng) 手動(dòng)卸載時(shí)的注意事項(xiàng)： 千斤頂手動(dòng)卸載時(shí)，千斤頂與反力架之間出現(xiàn)空隙后要及時(shí)停止卸載，避免損壞千斤頂。并將傳感器回零殘余值手動(dòng)清零。 荷載檢測(cè)和安全監(jiān)測(cè)初始清零時(shí)的注意事項(xiàng)： 加載試驗(yàn)前如需進(jìn)行荷載檢測(cè)和安全監(jiān)測(cè)清零，一定要確認(rèn)千斤頂與反力架之間存有微量空隙，避免將既有加載力清零，避免人為造成實(shí)際試驗(yàn)荷載超出計(jì)算荷載。 撓度檢測(cè)儀的使用要求： 光柵位移計(jì)和百分表的金屬檢測(cè)桿與梁底測(cè)量部位的截面標(biāo)線要準(zhǔn)確、可靠地接觸，且檢測(cè)桿與梁底表面垂直。 光柵位移計(jì)的金屬檢測(cè)桿觸頭初始安裝不能懸空，應(yīng)預(yù)壓1.0mm