JSZK-Ⅰ型鐵路橋梁靜載試驗自動控制裝置

主講：姜姜會增2017/2JSZK-Ⅰ型鐵路橋梁梁靜載試試驗自動動控制裝裝置鐵路工程程信息化化系統(tǒng)培訓講義義目錄四、安裝裝、使用用及維護護一、產(chǎn)品品簡介三、主要要功能與與性能二、組成成結(jié)構一、產(chǎn)品品簡介JSZK-ⅠⅠ型鐵路橋橋梁靜載載試驗自自動控制制裝置是是鐵科院院結(jié)合鐵鐵路工程程建設信信息化項項目研制制的自動動化和信信息化新新裝備。。依托：總公司鐵鐵路工程程管理平平臺BIM中心橋梁梁靜載試試驗模塊塊項目。。2015年度鐵總總重點課課題：《鐵路線橋橋隧工程程建造技技術深化化研究——鐵路橋梁梁靜載試試驗自動動控制裝裝置的研研制》（合同編編號：2015D001-A）具備：自動加載載、自動動檢測計計算、自自動記錄錄報告、、自動數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸?shù)裙δ苣軡M足：TB/T2092《預應力混混凝土鐵鐵路橋簡簡支梁靜靜載彎曲曲試驗方方法及評評定標準準》；工管科信信函[2015]331號《鐵路預應應力混凝凝土簡支支梁靜載載試驗自自動控制制系統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)接口口暫行規(guī)規(guī)定》。實現(xiàn)：試驗過程程自動化化控制：：自動加載載；自動動檢測；；自動判判定；自自動輸出出；試驗數(shù)據(jù)據(jù)信息化化管理：：基本信息息；過程程數(shù)據(jù)；；試驗報報告；現(xiàn)現(xiàn)場視頻頻。鐵路橋梁梁靜載試試驗自動動控制裝裝置試驗驗實景鐵路橋梁梁靜載試試驗現(xiàn)狀狀目前，我我國各梁梁場鐵路路橋梁靜靜載試驗驗還停留留在人工工加載、、人工讀讀數(shù)、人人工觀測測、人工工判定的的落后現(xiàn)現(xiàn)狀，試試驗時由由人工操操作10臺油泵分分別控制制液壓千千斤頂進進行加載載，采用用6塊百分表表測量撓撓度值。。主要存在在以下幾幾方面問問題：需耗費大大量的人人力，試試驗效率率低；難以保證證加載同同步及精精度，試試驗質(zhì)量量難以保保證；千斤頂液液壓控制制裝置笨笨重且需需配套標標定，使使用和維維護復雜雜；人工讀數(shù)數(shù)記錄、、人工計計算，數(shù)數(shù)據(jù)量大大，計算算繁瑣，，出錯幾幾率高；；大人為因素素影響較較大，難難以保證證試驗數(shù)數(shù)據(jù)的準準確可靠靠；不能實現(xiàn)現(xiàn)靜載試試驗信息息化管理理。鐵路橋梁梁靜載試試驗現(xiàn)狀狀試驗全過過程自動動化控制制試驗人員員完成梁梁型、梁梁號等基基礎信息息參數(shù)配配置后，，本裝置置自動生生成《靜載試驗驗計算單單》，一鍵啟啟動試驗驗即可按按照標準準自動循循環(huán)加載載、同步步加載、、自動平平衡、自自動檢測測判定、、自動輸輸出《靜載試驗驗報告》，自動傳傳輸試驗驗數(shù)據(jù)及及圖像。。一鍵啟動動、全過過程自動動完成。。操作簡簡單，使使用方便便，工作作效率高高；閉環(huán)控制制，自動動測量。。加載同同步、動動態(tài)平衡衡、數(shù)值值準確，，試驗質(zhì)質(zhì)量高；；試驗數(shù)據(jù)據(jù)信息化化管理數(shù)據(jù)內(nèi)容下載制梁場試驗梁制梁信息、靜載試驗計算基本參數(shù)上傳靜載試驗基本信息、荷載計算參數(shù)信息、各級加載彎矩參數(shù)計算單、荷載參數(shù)計算結(jié)果、靜載試驗過程信息、靜載試驗報告遠程實時監(jiān)控試驗進程信息、試驗實時數(shù)據(jù)、試驗現(xiàn)場視頻配置標準準接口及及視頻監(jiān)監(jiān)控設備備，數(shù)據(jù)據(jù)格式滿滿足接口口要求，，實現(xiàn)標標準梁型型參數(shù)自自動下載載，試驗驗數(shù)據(jù)、、試驗報報告和試試驗圖像像遠程監(jiān)監(jiān)控實時時上傳，，滿足靜靜載試驗驗信息化化管理要要求。結(jié)構穩(wěn)定定、安裝裝便捷、、維護量量小電動機械械千斤頂頂加載方方式結(jié)構構簡單、、穩(wěn)定，，不受環(huán)環(huán)境溫度度影響；；電動機械械千斤頂頂、雙功功能輪輻輻式數(shù)字字測力傳傳感器、、變頻電電機高度度一體化化集成，整體安安裝、拆拆卸、維維護方便便。取代了高高壓泵站站、進口口高壓閥閥件、大大量油路路、油表表等液壓壓設備，，消除了了傳統(tǒng)液液壓加載載方式油油泵油路路泄露導導致的安安全隱患患，大大大減小高高壓閥件件等環(huán)節(jié)節(jié)的維護護工作量量。綜合安全全防護、、保障試試驗安全全安全防護措施功能硬盤寫入保護及RAID保證系統(tǒng)安全，系統(tǒng)快速還原。UPS防止電力系統(tǒng)的突然中斷造成數(shù)據(jù)丟失、電氣儀表損壞急停裝置一鍵急停手動卸載手動操作卸載軟件防護防火墻、設備自診斷、權限管理、安全閾值、加載荷載值動態(tài)監(jiān)測、撓度值動態(tài)監(jiān)測設置多項項軟、硬硬件安全全防護措措施，可可有效應應對試驗驗過程中中的突發(fā)發(fā)情況，，保障試試驗安全全?？萍汲晒u審該裝置于于2016年4月29日順利通通過鐵總總科技管管理部組組織的科科技成果果評審。。工程試運運用該裝置在在石濟客客專、濟濟青高鐵鐵、鄭萬萬高鐵、、鄭阜高高鐵、商商合杭高高鐵、黔黔張?？炜扈F等項項目建設設中進行行了成功功試應用用。二、組成成結(jié)構試驗人員員完成梁梁型、梁梁號等基基礎信息息參數(shù)配配置后一一鍵啟動動試驗，，本裝置置靜載試驗自控控裝置采用模模塊化結(jié)構，，由主控、加加載、荷載測測量、撓度測測量、安全監(jiān)監(jiān)測、裂縫檢檢測、數(shù)據(jù)傳傳輸、安全應應急報警八個個模塊組成，，配置對應應軟件程序和和接口。工作原理子模塊名稱數(shù)據(jù)類型實現(xiàn)功能接口類型數(shù)據(jù)流向加載模塊加載指令實現(xiàn)試驗過程自動加載RS-232輸出荷載模塊荷載值荷載值的實時監(jiān)控、采集、存儲、計算輸入安全監(jiān)測模塊荷載校核值校核值的實時監(jiān)控、采集輸入撓度模塊撓度值撓度值的實時監(jiān)控、采集輸入裂縫模塊裂縫信息裂縫值的實時監(jiān)控、采集輸入報警模塊報警指令加載預報及聲光電報警輸出數(shù)據(jù)傳輸模塊試驗數(shù)據(jù)下載試驗梁標準信息及上傳試驗數(shù)據(jù)RJ-45輸入輸出試驗啟動后，，主控模塊發(fā)發(fā)送流程控制制指令給加載載模塊，加載載模塊按照指指令進行自動動加載；加載載過程中，荷荷載測量模塊塊、撓度測量量模塊、安全全監(jiān)測模塊和和裂縫檢測模模塊將采集的的檢測數(shù)據(jù)實實時傳輸?shù)街髦骺啬K，主主控軟件按照照預定算法進進行計算、分分析和判斷，，完成數(shù)據(jù)記記錄、傳輸、、報告輸出。。加載控制閉環(huán)環(huán)結(jié)構主要設備-控制柜主控柜：集成工業(yè)控制制計算機、顯顯示器、UPS應急電源、打打印機、語音音播報音箱、、聲光報警器器等設備。分控柜：集成儀表、變變頻器串口集集線器、動力力供電等設備備。主要設備-電動機械千斤斤頂最大加載能力2000kN最大行程250mm150t疲勞性能﹥200次變頻電機、減減速器、機械械千斤頂與數(shù)數(shù)字式壓力傳傳感器集成為為加載一體化化機械組件（（總高度790mm，適用現(xiàn)有試試驗臺高度）），通過變頻頻器控制加載載。主要設備-荷載檢測與監(jiān)監(jiān)測傳感器分別采用輪輻輻式雙功能數(shù)數(shù)字壓力傳感感器的兩路獨獨立輸出進行行荷載測量與與監(jiān)測。輸出A\B兩路測量范圍（0-2000）kN準確度0.1%F.S該傳感器是在在同一個壓力力傳感器的內(nèi)內(nèi)部安置兩套套完全獨立的的彈性應變體體、獨立的電電路、獨立的的傳輸系統(tǒng)，，形成兩套完完全獨立、性性能等同的壓壓力檢測系統(tǒng)統(tǒng)。主要設備-撓度測量與監(jiān)監(jiān)測儀器分別采用6個光柵位移計計和6個機械式百分分表進行撓度度測量和監(jiān)測測。數(shù)字式光柵位移計機械式百分表量程10mm（4個）50mm（2個）10mm（4個）50mm（2個）分辨率0.005mm0.01mm撓度測量用光光柵位移計主要設備-圖像識別裂縫縫檢測儀名稱數(shù)量主要參數(shù)千兆網(wǎng)工業(yè)面陣相機4個500w像素、黑白高清低畸變工業(yè)鏡頭4個8mm，變焦LED條形光源4組白色，發(fā)光面積130*45mm導軌1套（含2輛小車）滿足檢測范圍要求圖像處理單元1套單幅圖像處理速度小于300ms軟件1套圖像采集控制及處理識別算法圖像識別裂縫縫檢測儀安裝裝示意圖橫向檢測范圍圍為梁底板中中心線跨中左左右各2m，縱向檢測范范圍為梁底板板及下翼緣底底角15cm的全部范圍，，檢測面積為為22m2。梁底板輪廓線線梁底板輪廓線線圖像識別裂縫縫檢測儀走行行裝置主要設備-振弦應變裂縫縫檢測儀名稱數(shù)量主要參數(shù)振弦傳感器34個測量范圍（-3000～+3000）uε；測量精度：≤1uε

采集儀1套通道數(shù)量：40路；輪循時長：≤40s；測量精度：頻率：0.1Hz；溫度：0.5℃振弦傳感器振弦傳感器安安裝位置示意意將振弦傳感器器按兩排平行行安裝在梁體體底部，共布布置34路。由于振弦傳感感器的物理特特性和安裝尺尺寸的限制，，其只能對梁梁體指定部位位進行檢測。。為了保證裂縫縫檢測范圍全全面覆蓋，需需要現(xiàn)場試驗驗人員對未覆覆蓋的區(qū)域（（含應力集中中的底角）進進行人工觀測測。梁底板輪廓線線梁底板輪廓線線人工觀測區(qū)域域三、主要功能能與性能1.主要功能（1）自動加載自動計算生成成《靜載試驗計算算單》并按照試驗流流程自動控制制各加載點達達到并保持在在試驗規(guī)定的的荷載值，一一鍵啟動全過過程（兩個循循環(huán)）自動化化加載控制；；（2）自動檢測自動檢測實際際荷載值和撓撓度，計算撓撓跨比并動態(tài)態(tài)繪制跨中彎彎矩—撓度曲線圖；；梁體受力裂裂縫自動檢測測。（3）自動判定撓跨比及梁體體受力裂縫合合格智能化判判定，自動輸輸出《靜載試驗報告告》,并具備電子簽簽章功能；三、主要功能能與性能（4）自動報警試驗過程中出出現(xiàn)不合格結(jié)結(jié)果或系統(tǒng)工工作故障時自自動報警。（5）安全應急加載異常或出出現(xiàn)故障、斷斷電等突發(fā)情情況時可立即即停止加載并并保存數(shù)據(jù)。。（6）加載手動控控制可手動控制千千斤頂加載及及卸載，以適適應千斤頂安安裝調(diào)整及故故障處置。三、主要功能能與性能（7）設備狀態(tài)自自檢設備儀器狀態(tài)態(tài)自診斷；（8）安全監(jiān)測荷載及撓度實實際測量值的的獨立、實時時監(jiān)測；（9）數(shù)據(jù)傳輸具備標準通信信接口，可接接入梁場生產(chǎn)產(chǎn)管理系統(tǒng)信信息系統(tǒng)和鐵鐵路工程管理理平臺，實現(xiàn)現(xiàn)標準梁型參參數(shù)自動下載載，試驗數(shù)據(jù)據(jù)、試驗報告告實時上傳和和試驗數(shù)據(jù)、、圖像的遠程程監(jiān)控。三、主要功能能與性能2.主要性能（1）適用范圍滿足TB/T2092-2003《預應力混凝土土鐵路橋簡支支梁靜載彎曲曲試驗方法及及評定標準》規(guī)定，適用于于T型、箱型、槽槽型等類型預預應力混凝土土鐵路橋簡支支梁的靜載試試驗。按照T型梁5套、單箱單孔孔箱梁（槽型型梁）10套、單箱雙室室梁配置15套加載及荷載載檢測模塊。。（2）加載性能a.加載持荷相對對偏差：≤1%；b.加載過程同步步偏差：≤≤20kN；c.加載速度：≤≤3kN/s；（3）撓度測量相相對偏差：≤≤0.1%F.S；三、主要功能能與性能（4）裂縫檢測a.裂縫檢測識別別能力(最小裂縫寬度度)：圖像識別：≤≤0.02mm；（振弦檢測測：≤0.01mm）。b.裂縫檢測單次次循環(huán)用時：：圖像掃描并識識別：≤5min；（振弦檢測測：≤50s）。c.裂縫檢測范圍圍：圖像識別：涵涵蓋梁體跨中中左、右各不不小于2.0m的下緣底角及及梁底面的全全部范圍；（振弦檢測：：傳感器安裝裝在梁底面的的兩側(cè)邊緣位位置，即按兩兩排平行設置置34個測點）。四、安裝、使使用及維護1.現(xiàn)場安裝條件件應配有足夠強強度、剛度的的反力架，反反力架梁能提提供的反力應應不小于計算算最大試驗荷載值的1.5～2.0倍。在最大試驗荷荷載下反力架架的上拱和試試驗梁下?lián)系牡目傋冃?，不不應超過加載載千斤頂最大大行程。（通通常反力架上上拱變形最大大不應超過150mm）配備安裝反力力架、千斤頂頂?shù)鹊牡跹b機機具及安裝豎豎拉桿專用扭扭矩扳手。加載試驗必要要時應設置防防風、防傾支支護。電氣設備應具具有綜合接地地裝置，且接接地電阻應小小于4Ω。應具備三相交交流380V和220V、50Hz供電和發(fā)電條條件。應具備10M帶寬以上的網(wǎng)網(wǎng)絡端口。按照TB/T2092標準要求安裝裝好試驗梁。。備用發(fā)電機應應在試驗時做做好應急準備備。四、安裝、使使用及維護2.設備安裝（1）加載千斤頂頂安裝沿試驗梁梁頂頂標出的腹板板中心線用墨墨線清晰彈出出縱橫向“十十字”線作為為千斤頂安放放的中心位置置。梁頂各加載點點鋪設墊層（（細砂）及鋼鋼座板。鋼座座板用水平尺尺調(diào)平后，移移入千斤頂。。移入千斤頂頂時注意輕緩緩，不破壞調(diào)調(diào)平后的鋼座座板和墊層。。各千斤頂中心心與梁頂加載載中心線縱橫橫向位置偏差差均不大于10mm。連接機械千斤斤頂電機電源源線至變頻器器輸出插座。。使用中高壓壓動力線纜不不要繞環(huán)堆放放，防止電磁磁渦流效應；；電機電源線線必要時采用用金屬絲網(wǎng)包包裹屏蔽并可可靠接地。連接測力傳感感器信號線至至荷載采集儀儀。信號電纜纜與動力線纜纜要分開敷設設。檢查核對千斤斤頂、傳感器器、荷載采集集儀端口編號號對應一致。。加載系統(tǒng)手動動操作控制正正常。四、安裝、使使用及維護2.設備安裝（3）光柵位移計計及百分表安安裝量程為10mm的光柵位移計計和百分表用用于測量兩側(cè)側(cè)支座的支點點沉降量；量程為50mm的光柵位移計計和百分表用用于測量梁體體跨中位移量量。位移計和百分分表的金屬檢檢測桿保持鉛鉛垂，觸頭預預留1.0mm～2.0mm的壓縮量。檢檢測桿的觸頭頭初始安裝不不能懸空。四、安裝、使使用及維護2.設備安裝（4）裂縫檢測設設備安裝圖像識別裂縫縫檢測儀：將將圖像識別檢檢測裝置采用用真空吸盤吸吸附置于梁體體下方，高清清相機鏡頭蓋蓋開啟，準備備對梁體下表表面進行掃描描。振弦應變裂縫縫檢測儀：將將用于應變測測量的振弦傳傳感器按兩排排平行布置在在梁體底部密密貼安裝，粘粘貼穩(wěn)固、牢牢靠。布設34路時，按編號號1～34與橋梁檢測數(shù)數(shù)據(jù)采集儀的的CH1～CH34接線端對應連連接。四、安裝、使使用及維護2.設備安裝（5）主控柜與分分控柜主控柜穩(wěn)定放放置在試驗梁梁一側(cè)的中間間位置。儀表柜和變頻頻器柜穩(wěn)定放放置在試驗梁梁上。（6）電力與信號號接線按照隨機提供供的電氣連接接圖操作。四、安裝、使使用及維護3.操作使用（1）運行主控軟軟件，主控軟軟件進行運行行環(huán)境和程序序自檢后自動動讀取預存橋橋梁靜載試驗驗參數(shù)并自動動計算試驗梁梁各級加載的的跨中彎矩、、荷載值、設設計撓跨比判判別值等。點點擊工控機““開始”按鈕鈕，電動機開開始運轉(zhuǎn)，試試驗按照計算算的荷載值一一鍵“全自動動”完成第一一加載循環(huán)、、第二加載循循環(huán)的試驗。。（2）開始加載后后，操作人員員密切注意各各測力傳感器器荷載上升是是否正常，關關注各撓度檢檢測數(shù)據(jù)是否否正常，振弦弦應變儀數(shù)據(jù)據(jù)采集是否正正常，數(shù)據(jù)圖圖像監(jiān)控是否否正常。若有有問題，點擊擊“暫定”按按鈕，檢查和和處理問題；；處理完畢，，點擊“繼續(xù)續(xù)”，繼續(xù)試試驗。（3）加載過程中中，每一級加加載時均由主主控程序控制制音箱進行語語音播報?，F(xiàn)現(xiàn)場參與試驗驗人員根據(jù)語語音得知加載載進度及加載載的具體情況況，協(xié)調(diào)一致致進行操作。。四、安裝、使使用及維護3.操作使用（4）主控程序?qū)崒崟r接收并自自動顯示荷載載值，根據(jù)預預存的橋梁靜靜載試驗參數(shù)數(shù)和實時測量量的光柵位移移計的位移數(shù)數(shù)據(jù)，動態(tài)計計算各級實際際撓跨比和跨跨中彎矩，荷荷載-撓度曲線體現(xiàn)現(xiàn)加載進度。。主控程序根根據(jù)振弦傳感感器的實時檢檢測數(shù)據(jù)，自自動顯示振弦弦應變儀的線線性相關系數(shù)數(shù)并給出合格格與否的判別別提示。（5）加載試驗中中梁頂及梁底底各設1人，配合圖像像監(jiān)控，巡視視硬件設備工工作狀況。第第一加載循環(huán)環(huán)完畢后休息息10分鐘進行第二二加載循環(huán)試試驗，在此期期間，檢查各各千斤頂、光光柵位移計是是否回位，精精軋螺紋鋼是是否松動，各各種設備是否否正常。遇緊緊急情況可一一鍵按下急停停按鈕斷電，，停止所有加加載操作，保保證試驗安全全。（6）試驗完成后后系統(tǒng)自動生生成“靜載試試驗計算單””和輸出“靜靜載試驗報告告”。四、安裝、使使用及維護3.操作使用-主控界面試驗計時、設設備狀態(tài)持荷計時千斤頂加載顯顯示跨中彎矩-撓度曲線圖試驗加載等級級指示各級加載、持持荷進度指示示條試驗梁信息光柵位移計數(shù)數(shù)值各級撓跨比計計算、判定實際荷載、彎彎矩與理論荷荷載、彎矩的的比對振弦最小相關關系數(shù)異常消息提示示欄軟件操作按鍵鍵四、安裝、使使用及維護裂縫檢測參數(shù)信息操作按鈕裂縫圖像對比顯示區(qū)試驗前圖像裂縫檢測原始圖像裂縫檢測標識圖像3.操作使用-圖像識別裂裂縫檢測操操作界面四、安裝、、使用及維維護3.操作使用-加載模塊操操作界面自動加載與與手動加載載切換按鍵鍵加載設備連連接指示千斤頂加載載狀態(tài)與荷荷載值顯示示千斤頂加載載同步率指指示千斤頂操作作按鍵四、安裝、、使用及維維護3.操作使用-主控軟件數(shù)數(shù)據(jù)上傳操操作界面登錄BIM平臺填寫信息后后登錄填寫千斤頂頂重量填寫此次靜靜載試驗的的梁號將上述信息息提交到BIM平臺提交成功后后，導出計計算單開始試驗試驗結(jié)束，，填寫試驗驗描述雙擊某等級級，可查看看詳細數(shù)據(jù)據(jù)信息上傳到BIM平臺四、