高速鐵路雙線箱梁數控張拉技術應用研究

姜家斌

(中鐵十五局貴州中鐵路橋工程有限公司)

1 工程概況

大西鐵路客運專線是國家“中長期鐵路網規劃”的重要組成部分，其建設標準和技術要求非常高。我公司梁場承擔了十五局集團大西客專五標段介休跨大運特大橋等橋梁上部32 m、24 m 共計810 榀整孔預制后張法預應力混凝土簡支雙線箱梁任務，梁場位置在山西省介休市三佳鄉溫村。

2 背景及其目的意義

業主大西公司要求全線梁場統一部署和安排箱梁預制過程中的數控張拉系統，以提高箱梁張拉控制質量，為大西精品工程奠定堅實基礎。

在信息化管理高速發展的今天，生產數據信息自動化控制、采集已成為現代管理的重要組成。

3 張拉自動控制系統組成

系統配置表，見表1。

表1 系統配置表

4 張拉工藝流程及控制要點

4.1 張拉工藝流程

4.2 張拉施工前準備

(1)檢查梁體混凝土實際強度，確保張拉前已達到設計強度、彈模和齡期要求。接到張拉通知單后方可施工，否則不允許施加應力。

(2)檢查確定千斤頂和箱梁預應力張拉自動控制系統均已配套校驗合格，并且在規定使用期限內。油管要連接緊密。安全警示牌、警戒圍欄要安放好。

(3)檢查梁體混凝土是否有較大缺陷，如果有，要預先修補好，方可施加預應力。

圖1 張拉工藝流程圖

(4)清除錨墊板上的灰漿，當錨具與錨墊板不垂直度大于1°時，用墊板墊平，防止切斷鋼絞線。

(5)檢查預應力錨具、夾片與錨墊板是否配套使用。

4.3 安裝工裝

(1)將工作錨的錨環套入鋼絞線束，將鋼絞線按自然狀態依順時針方向放入工作夾片，并用圓鋼管將其擠壓緊貼，并使其端部整齊，外露長度一致。

(2)安裝限位板、過渡套及千斤頂。

(3)安裝工具錨于千斤頂后蓋，精確對中，使預留孔道、錨具、千斤頂三者同心，工作錨與工具錨之間的鋼絞線要順直無扭結。工具錨夾片安裝完成后，用特制的圓鋼管擠壓工具夾片，使其進入工具錨環內，并使端部整齊，外露長度基本一致。

4.4 自動化張拉系統操作

(1)開機啟動進入自動化張拉系統操作界面，根據要求操作相應的按鈕。

點擊預張、初張、終張分別進入預、初、終張拉任務操作界面，點擊【設置】進入系統參數設置界面進行參數修改或系統標定，點擊【手動】進入手動測試操作界面，檢測系統工作情況或進行應急操作。

(2)工藝參數輸入

由技術人員設置系統基本控制參數，然后輸入箱梁預應力張拉記錄表上的相關參數及各個張拉階段的控制應力、計算伸長值等相應的張拉工藝參數。

表中“初始應力(%)”指采用控制應力的百分比作為初始控制張拉力的目標值，取值應為20%。

初始階段持荷時間為達到初始應力時的持荷時間，一般設定為60 s。

控制階段持荷時間按300 s 要求設定。

卸荷錨固控制力值為錨固結束時測量伸長量時的力值，在保持千斤頂不下垂的情況下越小越好。

輸入經孔道磨阻試驗調整后的控制張拉力值及理論伸長值，輸入完成確認無誤后順序點擊“啟動任務”下的控制按鈕，選擇要進行張拉的鋼束編號，點擊【確定】按鈕啟動對應鋼束的張拉。已張拉后的鋼束任務項顏色變為灰色并打對勾。

(3)張拉界面

①點擊【啟動】按鈕進入初始應力張拉控制階段，目標值為初始應力值，系統自動控制張拉力值達到目標值進入持荷計時階段，自動補壓控制張拉力保持在目標值上下1%范圍內，持荷完成后記錄實際張拉力和實測鋼絞線伸長量。

②初始持荷計時完成后進入控制應力張拉控制階段，目標值自動顯示為理論控制應力值，自動控制張拉力值達到目標值進入持荷計時階段，系統自動補壓控制張拉力保持在目標值上下1%范圍內，持荷完成后記錄實際張拉力和實測鋼絞線伸長量。

③持荷計時完成后進入錨固控制階段，系統自動控制卸荷錨固，同時啟動錨固計時，計時完成，自動記錄實測錨固時鋼絞線伸長量。

④錨固結束后系統自動控制千斤頂回頂，卸除工具錨及千斤頂，千斤頂操作員測量工作錨夾片的外露量，由系統操作員輸入對應鋼束編號端頭的工作夾片外露量。

張拉現場。

(4)張拉過程和結果管理

張拉過程中箱梁預應力張拉實時數據通過通訊接口以無線方式傳入生產管理中心電腦信息化管理系統，可以實時顯示張拉數據、張拉力曲線及伸長量曲線，并保存紀錄。

4.5 張拉控制要點

(1)張拉配套系統在第一次使用前必須經過廠家技術人員標定完成后投入使用。

(2)在自動張拉過程中，若出現張拉異常狀況按下控制柜面板上“急停”按鈕，暫停自動張拉，待查明原因后松開“急停”按鈕恢復張拉過程。若異常情況導致主、從機無法自動同步完成張拉，按下“手動/自動轉換”按鈕進入手動張拉。此時，手動張拉到目標值后點【保存】結束手動張拉返回到自動張拉狀態。

5 施工體會

經過箱梁數控張拉技術實際應用，相比傳統張拉工藝技術有以下優點。

(1)具有全觸屏操作功能，操作規程簡單，便于工人操作，減少操作錯誤。

(2)主機控制系統同時控制4 臺油泵，減少工人操作，保證同步加載。

(3)張拉以張拉力值控制，消除油表讀數計算、控制誤差，保證張拉力值達到設計要求。

(4)自動控制張拉速度及各階段持荷時間，保證張拉同步率，兩端伸長量不得相差10%。

(5)鋼絞線伸長值測量由位移傳感器直接測量傳回控制系統，保證了伸長值測量準確，減少人工測量誤差。

(6)減少油壓表和千斤頂校正，既減少生產成本又加快生產進度。

(7)實時監控功能，在橋梁張拉作業過程中進行數據采集、顯示、自動控制和實時儲存，并可將現場張拉過程中的實時數據傳輸到梁場監控室的計算機上，便于技術人員對數據進行瀏覽分析和打印，實時了解、控制現場張拉情況。

數控張拉技術應用過程中以下幾點需持續還進完善。

(8)操作工人的技術操作規程培訓需不斷加強，以保證后續張拉過程順利、準確。

(9)張拉系統配套標定工作需建立完善的標定標準。

(10)數控張拉系統仍需根據現場實際施工情況進行相應的完善、持續改進，保證張拉持續穩定，準確。

通過數控張拉系統技術實際應用，可以有效消除了張拉過程中各種質量隱患，避免了人為可能出現的誤差，大大提高數據準確性，為今后完善箱梁預制過程中的數控張拉系統，提高箱梁張拉控制質量，為確保高速鐵路雙線箱梁工程質量優良奠定堅實基礎。

［1］YL－01 型箱梁預應力張拉自動控制系統說明書. 石家莊開發區益通科技有限公司.

［2］無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁(雙線)鐵路工程建設通用參考圖. 鐵道部經濟規劃研究院，2008.

［3］公路橋涵施工技術規范. 北京:人民交通出版社.