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

張 正 （中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽 合肥 230041）

0 前 言

常規(guī)的預(yù)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(jī)聯(lián)系，相互報(bào)告張力值、伸長(zhǎng)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(bào)表處理工作量大、時(shí)間長(zhǎng)。而采用數(shù)控張拉設(shè)備能在箱梁預(yù)應(yīng)力張拉過程中實(shí)現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力施加過程的精確控制，而且能夠自動(dòng)采集張拉的預(yù)應(yīng)力數(shù)據(jù)，同時(shí)在張拉前輸入張拉方式(分段張拉或分級(jí)張拉)，自動(dòng)采集鋼絞線的伸長(zhǎng)量，進(jìn)行伸長(zhǎng)量與預(yù)應(yīng)力的校核，自動(dòng)記錄張拉時(shí)間、斷絲及處理情況等；再利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行張拉數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，在條件允許的情況下還可以將施工現(xiàn)場(chǎng)將采集的數(shù)據(jù)按照設(shè)計(jì)的表格形式打印出來，施工、監(jiān)理可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)文件進(jìn)行簽字，并同時(shí)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(zhì)量和記錄的準(zhǔn)確和真實(shí)性，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，方便質(zhì)量管理，提高管理效率，在保證預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制的同時(shí)，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(jié)構(gòu)及操作步驟

1.1 數(shù)控張拉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

結(jié)合本工程采用的ZZJN-50型應(yīng)力智能張拉控制設(shè)備，該設(shè)備主要由2臺(tái)千斤頂、2臺(tái)液壓泵站、2組壓力傳感器、2個(gè)位移采集傳感器、變頻器、PLC控制器、電腦操作主機(jī)、無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等組成，做到2臺(tái)千斤頂同步同時(shí)工作，形成平衡、對(duì)稱的張拉。在電腦主機(jī)上提前設(shè)置張拉方式，通過電腦操作實(shí)現(xiàn)張拉過程的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)在每臺(tái)千斤頂上安裝傳感器進(jìn)行位移數(shù)據(jù)采集，將校核張拉伸長(zhǎng)數(shù)值的變化，對(duì)張拉數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及超過偏差（±6%）報(bào)警，張拉數(shù)據(jù)的記錄、通過無線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高項(xiàng)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(dá)到0.5%，千斤頂頂端設(shè)置的位移傳感器引線進(jìn)行伸長(zhǎng)值的測(cè)量，精度高，工人安、拆千斤頂與傳統(tǒng)張拉基本相同，同時(shí)電腦操作系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行伸長(zhǎng)值的測(cè)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(jì)算機(jī)控制、無線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)監(jiān)控分析等技術(shù)。

數(shù)控張拉系統(tǒng)將預(yù)制箱梁的預(yù)應(yīng)力梁張拉、數(shù)據(jù)傳輸及管理、張拉過程的監(jiān)控、梁場(chǎng)存梁信息化管理等工作進(jìn)行信息化管理，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)制箱梁張拉施工現(xiàn)場(chǎng)到建設(shè)工程項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息共享，提高預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)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(yù)留的油管與千斤頂連接，連接時(shí)油管的接頭密封圈必須使用銅密封圈，千斤頂油缸進(jìn)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(zhǔn)拆卸，避免沙石進(jìn)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(cè)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(dòng)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(shè)計(jì)規(guī)范要求將工作錨、千斤頂、工具錨安裝就位。

1.2.3 啟動(dòng)液壓站

①確認(rèn)主控側(cè)千斤頂安裝就緒后，按下主控制箱面板“油泵供電”按鈕啟動(dòng)液壓站。

②確認(rèn)分控側(cè)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(dòng)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(jìn)入數(shù)控張拉系統(tǒng)。

2 張拉過程控制

開啟控制主機(jī)（便攜式計(jì)算機(jī)）電源，進(jìn)入系統(tǒng)后啟動(dòng)數(shù)控張拉控制程序，輸入工程單位名稱及其他相應(yīng)張拉參數(shù)后，進(jìn)入張拉界面。系統(tǒng)將根據(jù)編輯好的分階段施加拉力進(jìn)行自動(dòng)張拉，并及時(shí)采集數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制桌面上顯現(xiàn)兩孔預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力與伸長(zhǎng)量、應(yīng)力與時(shí)間的二維圖象（下圖），并根據(jù)實(shí)時(shí)采取的數(shù)據(jù)即使進(jìn)行數(shù)據(jù)處理方便現(xiàn)場(chǎng)控制人員進(jìn)行張拉過程進(jìn)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(zhǎng)量、誤差值、停頓點(diǎn)、持荷時(shí)間等張拉要素真實(shí)記錄，一覽無余，永久追溯。

在自動(dòng)張拉過程中，如果出現(xiàn)張拉異常情況，可以采用手動(dòng)退頂及計(jì)算機(jī)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(fù)張拉。

同時(shí)通過計(jì)算機(jī)的配置的無線網(wǎng)絡(luò)及時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至工程管理中心，方便項(xiàng)目參與各方及時(shí)獲取工程數(shù)據(jù)，提高工程的信息化管理，控制預(yù)制箱梁的質(zhì)量。

3 采用數(shù)控張拉優(yōu)越性分析

本文結(jié)合數(shù)控張拉系統(tǒng)在西咸高速試驗(yàn)段二標(biāo)段梁場(chǎng)施工中的應(yīng)用，總結(jié)出數(shù)控張拉系統(tǒng)與傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)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(yù)制量施工中的優(yōu)越性。

①張拉力和伸長(zhǎng)量這兩個(gè)預(yù)應(yīng)力施工中的兩個(gè)雙控指標(biāo)，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(zhǎng)量0.01mm），質(zhì)量能夠得到更好的保證。

②張拉力荷載的施加及補(bǔ)償張力方面能夠做到穩(wěn)定勻速，對(duì)預(yù)制箱梁質(zhì)量有利。

③張拉方式出現(xiàn)改變，數(shù)控張拉實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)張拉不能做到的多頂、對(duì)稱、同步、同時(shí)張拉。

④在傳統(tǒng)的張拉過程中對(duì)回縮量無法進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)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(zhǔn)確測(cè)量。

⑤傳統(tǒng)的數(shù)控張拉采用記錄人工報(bào)數(shù)記錄，計(jì)算后校核數(shù)據(jù)，速度慢且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤；數(shù)控張拉可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄，實(shí)時(shí)校核數(shù)據(jù)，并能真實(shí)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(shí)數(shù)控張拉操作人員遠(yuǎn)離張拉危險(xiǎn)區(qū)域，人身安全有保證。

4 數(shù)控張拉數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)及評(píng)價(jià)

①通過對(duì)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(yīng)力控制方面能精確的將控制應(yīng)力誤差控制在-1%～1%之間，能有效控制預(yù)應(yīng)力施加不準(zhǔn)確而導(dǎo)致出現(xiàn)的橋梁下?lián)?、開裂等事故，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)安全，達(dá)到橋梁設(shè)計(jì)的壽命，減輕后期的橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。張拉力控制作為施工中的主控項(xiàng)目，與傳統(tǒng)張拉相比有較好的質(zhì)量控制。

②數(shù)控張拉系統(tǒng)在伸長(zhǎng)量控制方面，系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集傳感器實(shí)時(shí)對(duì)鋼絞線延伸量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，對(duì)張拉延伸量能實(shí)時(shí)計(jì)算校核，伸長(zhǎng)量精確達(dá)到0.01mm，當(dāng)伸長(zhǎng)量數(shù)據(jù)偏差超過理論伸長(zhǎng)量的±6%范圍時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯。

③數(shù)控張拉系統(tǒng)在張拉順序及施加應(yīng)力速度方面，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)張拉系統(tǒng)不能做到的同步同時(shí)對(duì)稱張拉，本工程中數(shù)控張拉系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制4臺(tái)千斤頂，這4臺(tái)千斤頂能同時(shí)、同步進(jìn)行對(duì)稱張拉，從而實(shí)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(duì)稱張拉對(duì)結(jié)構(gòu)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(shè)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(diǎn)穩(wěn)定張拉力，同時(shí)能精確的控制持荷時(shí)間，滿足預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制要求。

④數(shù)控張拉系統(tǒng)在預(yù)制箱梁質(zhì)量控制過程中實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，方便質(zhì)量管理，提高管理效率。工程項(xiàng)目各參與方共享于同一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)信息共享。

數(shù)控張拉系統(tǒng)在控制應(yīng)力、伸長(zhǎng)量、數(shù)據(jù)處理等項(xiàng)目的控制上較人工張拉有較好優(yōu)勢(shì)，能有效地推進(jìn)工地的標(biāo)準(zhǔn)化管理，提高預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力張拉這一關(guān)鍵工序的質(zhì)量。

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