淺談數(shù)控張拉系統(tǒng)在預制箱梁施工中的應用及優(yōu)越性分析

張 正 （中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 合肥 230041）

0 前 言

常規(guī)的預制箱梁張拉都是采用用人工控制液壓油頂操作閥的方式，梁體兩端操作人員通過步話機聯(lián)系，相互報告張力值、伸長值，其精度控制難度大，另外采用該方法張拉過程中，需要增加停頓次數(shù)，其數(shù)據(jù)記錄、其報表處理工作量大、時間長。而采用數(shù)控張拉設備能在箱梁預應力張拉過程中實現(xiàn)了預應力施加過程的精確控制，而且能夠自動采集張拉的預應力數(shù)據(jù)，同時在張拉前輸入張拉方式(分段張拉或分級張拉)，自動采集鋼絞線的伸長量，進行伸長量與預應力的校核，自動記錄張拉時間、斷絲及處理情況等；再利用無線網(wǎng)絡進行張拉數(shù)據(jù)遠程傳輸，在條件允許的情況下還可以將施工現(xiàn)場將采集的數(shù)據(jù)按照設計的表格形式打印出來，施工、監(jiān)理可以在現(xiàn)場對文件進行簽字，并同時將這些數(shù)值上傳至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，從而確保張拉質量和記錄的準確和真實性，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能，方便質量管理，提高管理效率，在保證預制箱梁預應力施工質量控制的同時，也大大提高了生產(chǎn)力水平，節(jié)約了大量的人力，為工程創(chuàng)效提供重要作用。

1 智能張拉系統(tǒng)的結構及操作步驟

1.1 數(shù)控張拉系統(tǒng)的結構

結合本工程采用的ZZJN-50型應力智能張拉控制設備，該設備主要由2臺千斤頂、2臺液壓泵站、2組壓力傳感器、2個位移采集傳感器、變頻器、PLC控制器、電腦操作主機、無線數(shù)據(jù)傳輸設備等組成，做到2臺千斤頂同步同時工作，形成平衡、對稱的張拉。在電腦主機上提前設置張拉方式，通過電腦操作實現(xiàn)張拉過程的遠程控制，同時在每臺千斤頂上安裝傳感器進行位移數(shù)據(jù)采集，將校核張拉伸長數(shù)值的變化，對張拉數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)采集及超過偏差（±6%）報警，張拉數(shù)據(jù)的記錄、通過無線數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，提高項目部的信息化管理水平。

數(shù)控張拉系統(tǒng)示意圖如下。

系統(tǒng)張拉力的精度控制達到0.5%，千斤頂頂端設置的位移傳感器引線進行伸長值的測量，精度高，工人安、拆千斤頂與傳統(tǒng)張拉基本相同，同時電腦操作系統(tǒng)可以自動進行伸長值的測量和張拉數(shù)據(jù)記錄工作。數(shù)控張拉系統(tǒng)很好的利用了計算機控制、無線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)監(jiān)控分析等技術。

數(shù)控張拉系統(tǒng)將預制箱梁的預應力梁張拉、數(shù)據(jù)傳輸及管理、張拉過程的監(jiān)控、梁場存梁信息化管理等工作進行信息化管理，從而實現(xiàn)預制箱梁張拉施工現(xiàn)場到建設工程項目信息管理系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息共享，提高預制箱梁預應力張拉的現(xiàn)代化管理水平。

1.2 智能張拉系統(tǒng)操作步驟

1.2.1 油管及傳感器的連接

①千斤頂連接油管

把液壓泵預留的油管與千斤頂連接，連接時油管的接頭密封圈必須使用銅密封圈，千斤頂油缸進油口接液壓站出油口，回油口接液壓站回油口，緊固接頭后檢查無液壓油滲漏完成連接。連接好后，一般情況下不準拆卸，避免沙石進入泵站損壞泵體。

②傳感器連接

千斤頂上帶有采集位移數(shù)據(jù)的傳感器，在安裝好千斤頂油管后，將千斤頂兩側的采集位移數(shù)據(jù)的傳感器連接至數(shù)控張拉系統(tǒng)控制箱。

③電源配置

采用380/220三相四線制供電，需使用四芯動力電纜連接至附近配電箱，零線必須連接正確，否則控制箱燒毀，接線正確后，閉合電源閘刀。

1.2.2 安裝千斤頂

按照施工設計規(guī)范要求將工作錨、千斤頂、工具錨安裝就位。

1.2.3 啟動液壓站

①確認主控側千斤頂安裝就緒后，按下主控制箱面板“油泵供電”按鈕啟動液壓站。

②確認分控側千斤頂及安裝就緒后，按下分控制箱“油泵供電”按鈕后，將啟動分控液壓泵，檢查液壓站工作是否正常以及各部件連接是否可靠后，方可進入數(shù)控張拉系統(tǒng)。

2 張拉過程控制

開啟控制主機（便攜式計算機）電源，進入系統(tǒng)后啟動數(shù)控張拉控制程序，輸入工程單位名稱及其他相應張拉參數(shù)后，進入張拉界面。系統(tǒng)將根據(jù)編輯好的分階段施加拉力進行自動張拉，并及時采集數(shù)據(jù)，在計算機控制桌面上顯現(xiàn)兩孔預應力鋼束的應力與伸長量、應力與時間的二維圖象（下圖），并根據(jù)實時采取的數(shù)據(jù)即使進行數(shù)據(jù)處理方便現(xiàn)場控制人員進行張拉過程進行雙控。

通過數(shù)控張拉，可以使張拉過程再現(xiàn)，張拉加載力、伸長量、誤差值、停頓點、持荷時間等張拉要素真實記錄，一覽無余，永久追溯。

在自動張拉過程中，如果出現(xiàn)張拉異常情況，可以采用手動退頂及計算機控制系統(tǒng)中停止張拉程序兩種方法停止張拉，待查名原因后，可恢復張拉。

同時通過計算機的配置的無線網(wǎng)絡及時將數(shù)據(jù)上傳至工程管理中心，方便項目參與各方及時獲取工程數(shù)據(jù)，提高工程的信息化管理，控制預制箱梁的質量。

3 采用數(shù)控張拉優(yōu)越性分析

本文結合數(shù)控張拉系統(tǒng)在西咸高速試驗段二標段梁場施工中的應用，總結出數(shù)控張拉系統(tǒng)與傳統(tǒng)的預應力張拉之間的不同，展現(xiàn)出數(shù)控張拉的優(yōu)越性。本文通過以下幾方面的比較，展現(xiàn)出數(shù)控張拉在預制量施工中的優(yōu)越性。

①張拉力和伸長量這兩個預應力施工中的兩個雙控指標，精度方面較傳統(tǒng)的張拉有較大的提高（張拉力精確到0.01kN、伸長量0.01mm），質量能夠得到更好的保證。

②張拉力荷載的施加及補償張力方面能夠做到穩(wěn)定勻速，對預制箱梁質量有利。

③張拉方式出現(xiàn)改變，數(shù)控張拉實現(xiàn)了傳統(tǒng)張拉不能做到的多頂、對稱、同步、同時張拉。

④在傳統(tǒng)的張拉過程中對回縮量無法進行準確的測量，規(guī)范要求4mm（夾片式），數(shù)控張拉系統(tǒng)可采用位移傳感器準確測量。

⑤傳統(tǒng)的數(shù)控張拉采用記錄人工報數(shù)記錄，計算后校核數(shù)據(jù)，速度慢且容易出現(xiàn)錯誤；數(shù)控張拉可實現(xiàn)自動記錄，實時校核數(shù)據(jù)，并能真實再現(xiàn)張拉過程。

⑥采用數(shù)控張拉系統(tǒng)節(jié)約了人力資源（傳統(tǒng)的需要8人，本工程采用數(shù)控張拉需要3人），同時數(shù)控張拉操作人員遠離張拉危險區(qū)域，人身安全有保證。

4 數(shù)控張拉數(shù)據(jù)分析評價及評價

①通過對張拉數(shù)據(jù)成果表以及張拉過程曲線圖分析，數(shù)控張拉系統(tǒng)在應力控制方面能精確的將控制應力誤差控制在-1%～1%之間，能有效控制預應力施加不準確而導致出現(xiàn)的橋梁下?lián)稀㈤_裂等事故，從而保證橋梁結構安全，達到橋梁設計的壽命，減輕后期的橋梁養(yǎng)護費用。張拉力控制作為施工中的主控項目，與傳統(tǒng)張拉相比有較好的質量控制。

②數(shù)控張拉系統(tǒng)在伸長量控制方面，系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集傳感器實時對鋼絞線延伸量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，對張拉延伸量能實時計算校核，伸長量精確達到0.01mm，當伸長量數(shù)據(jù)偏差超過理論伸長量的±6%范圍時，系統(tǒng)將進行報警，實現(xiàn)質量追溯。

③數(shù)控張拉系統(tǒng)在張拉順序及施加應力速度方面，實現(xiàn)傳統(tǒng)張拉系統(tǒng)不能做到的同步同時對稱張拉，本工程中數(shù)控張拉系統(tǒng)利用計算機控制4臺千斤頂，這4臺千斤頂能同時、同步進行對稱張拉，從而實現(xiàn)“張拉工藝的多頂同步張拉要求，特別是避免出現(xiàn)傳統(tǒng)張拉中經(jīng)常出現(xiàn)的不同步對稱張拉對結構造成的扭曲。數(shù)控張拉系統(tǒng)能張拉過程得追溯及張拉過程的情景再現(xiàn)，張拉過程根據(jù)張拉前張拉程序的設置，張拉過程不受人為和外界環(huán)境因素干擾；能夠穩(wěn)定、持續(xù)的施加張拉荷載，并且在停頓點穩(wěn)定張拉力，同時能精確的控制持荷時間，滿足預制箱梁預應力施工質量控制要求。

④數(shù)控張拉系統(tǒng)在預制箱梁質量控制過程中實現(xiàn)了遠程監(jiān)控功能，方便質量管理，提高管理效率。工程項目各參與方共享于同一個互聯(lián)網(wǎng)平臺，能實時實現(xiàn)信息共享。

數(shù)控張拉系統(tǒng)在控制應力、伸長量、數(shù)據(jù)處理等項目的控制上較人工張拉有較好優(yōu)勢，能有效地推進工地的標準化管理，提高預制箱梁預應力張拉這一關鍵工序的質量。

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