高速鐵路雙線箱梁數(shù)控張拉技術(shù)應(yīng)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(wǎng)規(guī)劃”的重要組成部分，其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求非常高。我公司梁場承擔(dān)了十五局集團大西客專五標(biāo)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(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支雙線箱梁任務(wù)，梁場位置在山西省介休市三佳鄉(xiāng)溫村。

2 背景及其目的意義

業(yè)主大西公司要求全線梁場統(tǒng)一部署和安排箱梁預(yù)制過程中的數(shù)控張拉系統(tǒng)，以提高箱梁張拉控制質(zhì)量，為大西精品工程奠定堅實基礎(chǔ)。

在信息化管理高速發(fā)展的今天，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息自動化控制、采集已成為現(xiàn)代管理的重要組成。

3 張拉自動控制系統(tǒng)組成

系統(tǒng)配置表，見表1。

表1 系統(tǒng)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(zhǔn)備

(1)檢查梁體混凝土實際強度，確保張拉前已達(dá)到設(shè)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(yīng)力。

(2)檢查確定千斤頂和箱梁預(yù)應(yīng)力張拉自動控制系統(tǒng)均已配套校驗合格，并且在規(guī)定使用期限內(nèi)。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(yù)先修補好，方可施加預(yù)應(yīng)力。

圖1 張拉工藝流程圖

(4)清除錨墊板上的灰漿，當(dāng)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(yù)應(yīng)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(huán)套入鋼絞線束，將鋼絞線按自然狀態(tài)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(yù)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(jié)。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(jìn)入工具錨環(huán)內(nèi)，并使端部整齊，外露長度基本一致。

4.4 自動化張拉系統(tǒng)操作

(1)開機啟動進(jìn)入自動化張拉系統(tǒng)操作界面，根據(jù)要求操作相應(yīng)的按鈕。

點擊預(yù)張、初張、終張分別進(jìn)入預(yù)、初、終張拉任務(wù)操作界面，點擊【設(shè)置】進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面進(jìn)行參數(shù)修改或系統(tǒng)標(biāo)定，點擊【手動】進(jìn)入手動測試操作界面，檢測系統(tǒng)工作情況或進(jìn)行應(yīng)急操作。

(2)工藝參數(shù)輸入

由技術(shù)人員設(shè)置系統(tǒng)基本控制參數(shù)，然后輸入箱梁預(yù)應(yīng)力張拉記錄表上的相關(guān)參數(shù)及各個張拉階段的控制應(yīng)力、計算伸長值等相應(yīng)的張拉工藝參數(shù)。

表中“初始應(yīng)力(%)”指采用控制應(yīng)力的百分比作為初始控制張拉力的目標(biāo)值，取值應(yīng)為20%。

初始階段持荷時間為達(dá)到初始應(yīng)力時的持荷時間，一般設(shè)定為60 s。

控制階段持荷時間按300 s 要求設(shè)定。

卸荷錨固控制力值為錨固結(jié)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(jīng)孔道磨阻試驗調(diào)整后的控制張拉力值及理論伸長值，輸入完成確認(rèn)無誤后順序點擊“啟動任務(wù)”下的控制按鈕，選擇要進(jìn)行張拉的鋼束編號，點擊【確定】按鈕啟動對應(yīng)鋼束的張拉。已張拉后的鋼束任務(wù)項顏色變?yōu)榛疑⒋驅(qū)础?/p>

(3)張拉界面

①點擊【啟動】按鈕進(jìn)入初始應(yīng)力張拉控制階段，目標(biāo)值為初始應(yīng)力值，系統(tǒng)自動控制張拉力值達(dá)到目標(biāo)值進(jìn)入持荷計時階段，自動補壓控制張拉力保持在目標(biāo)值上下1%范圍內(nèi)，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(jìn)入控制應(yīng)力張拉控制階段，目標(biāo)值自動顯示為理論控制應(yīng)力值，自動控制張拉力值達(dá)到目標(biāo)值進(jìn)入持荷計時階段，系統(tǒng)自動補壓控制張拉力保持在目標(biāo)值上下1%范圍內(nèi)，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(jìn)入錨固控制階段，系統(tǒng)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(jié)束后系統(tǒng)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(tǒng)操作員輸入對應(yīng)鋼束編號端頭的工作夾片外露量。

張拉現(xiàn)場。

(4)張拉過程和結(jié)果管理

張拉過程中箱梁預(yù)應(yīng)力張拉實時數(shù)據(jù)通過通訊接口以無線方式傳入生產(chǎn)管理中心電腦信息化管理系統(tǒng)，可以實時顯示張拉數(shù)據(jù)、張拉力曲線及伸長量曲線，并保存紀(jì)錄。

4.5 張拉控制要點

(1)張拉配套系統(tǒng)在第一次使用前必須經(jīng)過廠家技術(shù)人員標(biāo)定完成后投入使用。

(2)在自動張拉過程中，若出現(xiàn)張拉異常狀況按下控制柜面板上“急?！卑粹o，暫停自動張拉，待查明原因后松開“急?！卑粹o恢復(fù)張拉過程。若異常情況導(dǎo)致主、從機無法自動同步完成張拉，按下“手動/自動轉(zhuǎn)換”按鈕進(jìn)入手動張拉。此時，手動張拉到目標(biāo)值后點【保存】結(jié)束手動張拉返回到自動張拉狀態(tài)。

5 施工體會

經(jīng)過箱梁數(shù)控張拉技術(shù)實際應(yīng)用，相比傳統(tǒng)張拉工藝技術(shù)有以下優(yōu)點。

(1)具有全觸屏操作功能，操作規(guī)程簡單，便于工人操作，減少操作錯誤。

(2)主機控制系統(tǒng)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(shù)計算、控制誤差，保證張拉力值達(dá)到設(shè)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(tǒng)，保證了伸長值測量準(zhǔn)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(chǎn)成本又加快生產(chǎn)進(jìn)度。

(7)實時監(jiān)控功能，在橋梁張拉作業(yè)過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示、自動控制和實時儲存，并可將現(xiàn)場張拉過程中的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅簣霰O(jiān)控室的計算機上，便于技術(shù)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽分析和打印，實時了解、控制現(xiàn)場張拉情況。

數(shù)控張拉技術(shù)應(yīng)用過程中以下幾點需持續(xù)還進(jìn)完善。

(8)操作工人的技術(shù)操作規(guī)程培訓(xùn)需不斷加強，以保證后續(xù)張拉過程順利、準(zhǔn)確。

(9)張拉系統(tǒng)配套標(biāo)定工作需建立完善的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)。

(10)數(shù)控張拉系統(tǒng)仍需根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進(jìn)行相應(yīng)的完善、持續(xù)改進(jìn)，保證張拉持續(xù)穩(wěn)定，準(zhǔn)確。

通過數(shù)控張拉系統(tǒng)技術(shù)實際應(yīng)用，可以有效消除了張拉過程中各種質(zhì)量隱患，避免了人為可能出現(xiàn)的誤差，大大提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為今后完善箱梁預(yù)制過程中的數(shù)控張拉系統(tǒng)，提高箱梁張拉控制質(zhì)量，為確保高速鐵路雙線箱梁工程質(zhì)量優(yōu)良奠定堅實基礎(chǔ)。

［1］YL－01 型箱梁預(yù)應(yīng)力張拉自動控制系統(tǒng)說明書. 石家莊開發(fā)區(qū)益通科技有限公司.

［2］無砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁(雙線)鐵路工程建設(shè)通用參考圖. 鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院，2008.

［3］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范. 北京:人民交通出版社.