淺談智能張拉系統(tǒng)在鐵路預(yù)應(yīng)力簡支箱梁中的應(yīng)用

楊 雯

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 保定 072750)

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，鐵路工程里程逐年增加。截至2017年底，我國鐵路總里程達(dá)到12.7萬公里，鐵路橋梁的數(shù)量也不斷增加，隨著我國施工技術(shù)不斷的發(fā)展和完善，逐步摒棄了傳統(tǒng)施工方法，應(yīng)力橋梁越來越多。在預(yù)應(yīng)力橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力張拉施工是重中之重，任何一個環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，都會引發(fā)嚴(yán)重的后果。因此，近年來各大鐵路橋梁施工單位愈發(fā)重視預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)。

大量工程實(shí)例表明，影響預(yù)應(yīng)力橋梁施工的主要因素是張拉施工不規(guī)范和施工質(zhì)量不夠規(guī)范。就預(yù)應(yīng)力張拉的監(jiān)測方法而言，傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在很多不足，而且監(jiān)測的精度也比較低，再加上張拉時間和力度不充分，就會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生回縮和錨具變形等問題，從而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力設(shè)計難以達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)和要求。通過智能張拉系統(tǒng)則可以有效解決此類問題，不但可以大幅度提升預(yù)應(yīng)力張拉的效果，而且還能有效杜絕因?yàn)槿藶橐蛩囟斐傻母蓴_。同時，此種方法還能根據(jù)實(shí)際情況來合理調(diào)整預(yù)應(yīng)力的大小，提升預(yù)應(yīng)力橋梁工程的施工質(zhì)量，確保鐵路橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

一、工程概況

懷來制梁場位于河北省張家口市懷來縣東花園鎮(zhèn)清水河村，新建鐵路北京至張家口鐵路DK83+500線路前進(jìn)方向右側(cè)，負(fù)責(zé)康莊高架特大橋289孔雙線箱梁，延慶上行聯(lián)絡(luò)線特大橋66孔單線箱梁、延慶下行聯(lián)絡(luò)線特大橋63孔單線箱梁，共418孔箱梁預(yù)制生產(chǎn)任務(wù)。

二、主要施工場地部署

（一）拌合站

梁場設(shè)HZS120混凝土攪拌站2座、150m3儲水池1個、630kVA變壓器1臺，300kW發(fā)電機(jī)2臺，同時為達(dá)到綠色施工的目的，還要充分考慮生產(chǎn)和生活中所產(chǎn)生的污水排放問題。因此，需要在混凝土拌和站設(shè)置相應(yīng)的污水沉淀處理池。砂石料存放場分設(shè)儲料區(qū)、待檢區(qū)、已檢區(qū)，設(shè)洗石機(jī)、篩沙機(jī)各一臺。

（二）制梁區(qū)

根據(jù)制梁數(shù)量及工期要求，懷來梁場設(shè)置1個制梁區(qū)，共設(shè)置制梁臺座8個(其中單雙線共用3個、單線梁專用1個）、外模11套，內(nèi)模6個、綁扎胎具5個，其中24m/32m共用臺座1個，鋼筋加工場2處。

制梁區(qū)布設(shè)4臺施工高度為46m，起重重量為50t的龍門吊，有效保證案例工程施工鋼筋骨架、端模的安裝能順利進(jìn)行。設(shè)置3臺半徑18米布料機(jī)（2臺澆筑，1臺備用）。制梁生產(chǎn)區(qū)的兩側(cè)布設(shè)了鋼筋存放區(qū)、鋼筋加工區(qū)，配備了2臺高為17m、起重重量為10t的龍門吊，其主要作用是進(jìn)行鋼筋等原材料的存放和管理。

三、張拉工序工藝（具體工藝流程詳見圖1）

圖1 張拉工序工藝流程圖

（一）智能張拉系統(tǒng)運(yùn)行原理分析

在案例工程施工建設(shè)中，智能張拉系統(tǒng)主要有三大部分共同組成：其一負(fù)責(zé)操作和界面顯示的智能張拉系統(tǒng)操作平臺；其二負(fù)責(zé)監(jiān)控的智能張拉儀；其三，預(yù)應(yīng)力張拉工程施工建設(shè)專用千斤頂。運(yùn)行原理圖如圖2所示。

從圖2中可以清楚看出，智能張拉系統(tǒng)的操作非常簡單，界面也比較流暢，可有效滿足不同施工環(huán)境的實(shí)際需求。同時，通過智能張拉系統(tǒng)還能及時獲取張拉施工過程中橋梁梁板的實(shí)際參數(shù)、張拉的壓力值、油位、移動的信息等，還能對張拉結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄。在應(yīng)用智能張拉系統(tǒng)時，無需人工進(jìn)行操作和干預(yù)，有效杜絕了人為誤差對預(yù)應(yīng)力橋梁張拉施工的總體影響。

（二）張拉設(shè)備的安裝

本項目智能張拉系統(tǒng)采用QLZK-III型自控系統(tǒng)2臺（油泵與控制系統(tǒng)一體機(jī)），YDCQ3000-200型前卡式千斤頂4臺，電腦1臺。

在智能張拉系統(tǒng)運(yùn)行前，相關(guān)技術(shù)人員、現(xiàn)場工程監(jiān)理人員要先對張拉設(shè)備和相關(guān)構(gòu)件的實(shí)際情況進(jìn)行全面驗(yàn)證，確認(rèn)張拉架相關(guān)防護(hù)警示標(biāo)語等細(xì)節(jié)操作是否準(zhǔn)備到位。

當(dāng)各項標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)、準(zhǔn)備工作都落實(shí)到位以后，才能開展張拉操作，并把結(jié)果上呈給現(xiàn)場監(jiān)理單位進(jìn)行全面審核，審核通過以后才能正式開始工作。

智能張拉設(shè)備安裝現(xiàn)場圖如圖3所示：

圖2 智能張拉系統(tǒng)運(yùn)行原理圖

圖3 智能張拉設(shè)備安裝

具體安裝步驟為：第一步，先進(jìn)行限位板安裝，根據(jù)智能張拉系統(tǒng)中止口和錨板定位的實(shí)際情況來進(jìn)行限位板安裝；第二步，把千斤頂?shù)闹箍趯?zhǔn)限位板；第三步，安裝工具錨，嚴(yán)禁使用鋼絞線在千斤頂?shù)拇┬目装l(fā)生交叉，避免發(fā)生失錨事故；第四步，連接千斤頂油管，并接入油表和電源；第五步，開啟油泵，把千斤頂活塞來回打出3～5次，逐步排除千斤頂缸體中的空氣。

（三）智能張拉系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

技術(shù)操作人員在現(xiàn)場主控電腦端啟動智能張拉系統(tǒng)平臺，并合理輸入梁體編號和參數(shù)，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行兩遍以上校驗(yàn)，確認(rèn)無誤后，進(jìn)入操作界面，輸入相應(yīng)的張拉控制應(yīng)力和理論伸長值進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)，確認(rèn)無誤后就可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工。在具體張拉過程中，智能張拉系統(tǒng)會自動校核測量數(shù)據(jù)，當(dāng)實(shí)際伸長的數(shù)值達(dá)到理論數(shù)值±6%時立即停止張拉，并查找問題所在，確認(rèn)全部排除后才能進(jìn)行下一步施工建設(shè)。

（四）智能張拉控制要點(diǎn)

試用期間，依然要根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行油泵及千斤頂?shù)亩ㄆ谛?yàn)。嚴(yán)格按照施工圖紙給出的張拉順序進(jìn)行張拉，以確保結(jié)構(gòu)及構(gòu)件受力均勻，張拉過程中不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎，防止混凝土產(chǎn)生超應(yīng)力、過大的附加應(yīng)力與變形。

四、結(jié)語

懷來制梁場采用預(yù)應(yīng)力智能張拉施工工藝，與傳統(tǒng)張拉相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)了張拉過程智能控制，操作簡單，全程無人工干預(yù)，不受人為、環(huán)境因素影響;停頓點(diǎn)、加載速率、持荷時間等張拉過程要素完全符合設(shè)計要求及施工技術(shù)規(guī)范，避免或大幅減少了張拉過程中的有效預(yù)應(yīng)力損失。從而提高了預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，規(guī)范了施工過程，保證了橋梁結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。

（2）以往張拉施工中，我們需要做到：張拉時“三同心”即預(yù)留管道、錨具、千斤頂三者同心；“兩同步”即預(yù)施應(yīng)力采用兩端（兩側(cè)）同步、同時達(dá)到同一荷載值，不同步率=（大-小）/（大+小）≤5%，最大不平衡束不超過一束，并符合設(shè)計張拉順序。油表每1MPa一呼一應(yīng)，每5MPa一等來控制不同步率；“三控制”即應(yīng)力、應(yīng)變、時間。兩端伸長值相差≤5%，兩端總伸長量之和與進(jìn)場檢驗(yàn)的實(shí)際彈模計算的伸長量相差≤±6%。持荷時間用秒表計時，為5mins。持荷過程中，當(dāng)油壓下降時隨時補(bǔ)壓。通過智能張拉，施工人員只需做到“三同心”，其他的“兩同步”“三控制”全部交由電腦智能完成。不僅大大地提高了工作效率，同時還更充分保證了工作質(zhì)量，減少了人失誤造成的質(zhì)量缺陷。

（3）采用智能張拉技術(shù)，張拉數(shù)據(jù)直接保存在系統(tǒng)中，無法更改，杜絕了在工程施工中數(shù)據(jù)造假的可能。有利于項目部、監(jiān)理、業(yè)主對現(xiàn)場施工質(zhì)量的把控，杜絕了現(xiàn)場施工的隨意性。