智能張拉系統(tǒng)的應(yīng)用與研究

藺曉東 王申

鄭州市市政工程總公司 河南鄭州 450000

智能張拉系統(tǒng)的應(yīng)用與研究

藺曉東 王申

鄭州市市政工程總公司 河南鄭州 450000

智能張拉系統(tǒng)的精度高和穩(wěn)定性強(qiáng)，排除人為因素干擾，有效確保預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，是目前國(guó)內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉領(lǐng)域最先進(jìn)的工藝?？赏苿?dòng)我國(guó)結(jié)構(gòu)物服役可靠性的提升和使用壽命的延長(zhǎng)。

智能張拉；預(yù)應(yīng)力；科學(xué)發(fā)展、安全發(fā)展；全壽命周期

一、引言

經(jīng)過改革開放30多年的發(fā)展，我國(guó)公路橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的成就。截至2014年底，我國(guó)公路橋梁總數(shù)已達(dá)75.71萬座，4257.89萬延米。交通運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，行車密度及車輛載重越來越大，如何保障橋梁的安全性、耐久性和使用功能已成為目前橋梁工程界的巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉控制方法由于受監(jiān)測(cè)方法的限制，其精度根本無法保證，嚴(yán)重影響有效預(yù)應(yīng)力的建立。如何嚴(yán)格控制有效預(yù)應(yīng)力的大小及其不均勻度，確保橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，是解決橋梁預(yù)應(yīng)力病害問題的最有效的方法，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

二、智能張拉系統(tǒng)概念

智能張拉是指不依靠工人手動(dòng)控制，而利用計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)，通過儀器自動(dòng)操作，完成鋼絞線的張拉施工。隨著傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制方法的發(fā)展，通過制造復(fù)合力傳感器、智能控制儀，通過計(jì)算機(jī)（或PLC）控制張拉油泵和千斤頂，利用測(cè)力傳感器和位移傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)反饋，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力同步和精確張拉，同時(shí)對(duì)張拉過程數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，可隨時(shí)調(diào)看歷史數(shù)據(jù)，主要應(yīng)用范圍包括后張梁、先張梁、地錨索和錨固試驗(yàn)等領(lǐng)域。

三、智能張拉系統(tǒng)應(yīng)用

智能張拉系統(tǒng)指一種預(yù)應(yīng)力自動(dòng)張拉設(shè)備及其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，主要由預(yù)應(yīng)力智能張拉儀、智能千斤頂、遠(yuǎn)程控制主機(jī)、高壓油管等組成，以應(yīng)力為主，伸長(zhǎng)量為輔，通過傳感技術(shù)采集每臺(tái)張拉設(shè)備（千斤頂）的張拉力和鋼絞線的伸長(zhǎng)值（含回縮量）等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳給控制主機(jī)進(jìn)行判斷，同時(shí)張拉設(shè)備（泵站）接收系統(tǒng)指令，實(shí)現(xiàn)張拉力及加載速度實(shí)時(shí)精確控制，系統(tǒng)還根據(jù)預(yù)設(shè)程序，由控制主機(jī)發(fā)出指令，同時(shí)控制每臺(tái)設(shè)備的每一個(gè)機(jī)械動(dòng)作，自動(dòng)完成整個(gè)張拉過程。

3.1 預(yù)應(yīng)力張拉儀

設(shè)備為超高壓動(dòng)力輸出設(shè)置，主要是為結(jié)構(gòu)物的張拉裝置（千斤頂）提供可靠、穩(wěn)定的提升動(dòng)力，具有提升、保壓、回程等功能，能夠精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)程序設(shè)定的命令，通過無線通訊接口確保數(shù)據(jù)通訊的可靠交互。

3.2 智能千斤頂

采用新型密封件，高壓自增強(qiáng)油缸強(qiáng)度，優(yōu)化千斤頂結(jié)構(gòu)尺寸，在保證千斤頂行程，油壓不變的前提下，重量比常規(guī)穿心式千斤頂減輕30%-45%，使千斤頂?shù)闹亓砍隽Ρ冗_(dá)到0.6：1，同時(shí)千斤頂長(zhǎng)度和外徑減小，能減小預(yù)留鋼絞線的長(zhǎng)度，可廣泛應(yīng)用于各類預(yù)應(yīng)力施工，具有精度高、誤差小、里程大、移動(dòng)平順等特點(diǎn)，自身附帶高精度壓力傳感器，能精準(zhǔn)測(cè)量千斤頂輸出的力值，自身附帶電子位移傳感器，用于千斤頂油缸伸長(zhǎng)量的測(cè)試。

3.3 遠(yuǎn)程控制設(shè)備

采用局域網(wǎng)WIFI連接計(jì)算機(jī)與智能張拉儀，利用無線網(wǎng)卡，使用方便快捷，性能可靠。統(tǒng)一建設(shè)方、監(jiān)理、施工、檢測(cè)單位于同一平臺(tái)，能實(shí)時(shí)進(jìn)行交互，突破了地域限制，及時(shí)掌握預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量情況，實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)跟蹤、智能控制、及時(shí)糾錯(cuò)”。

3.4 高壓油管

油管包括進(jìn)油管、回油管，構(gòu)成千斤頂提升、回程的油路。

四、智能張拉系統(tǒng)工作原理

智能張拉系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，界面人性化，適應(yīng)各種施工場(chǎng)地環(huán)境。借助智能張拉系統(tǒng)，可自動(dòng)讀取結(jié)構(gòu)物參數(shù)，智能計(jì)算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進(jìn)退油，實(shí)時(shí)無線采集油壓與位移信息，自動(dòng)生成預(yù)應(yīng)力張拉記錄表等功能。全程無需人工干預(yù)，且具有錯(cuò)誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉審核等張拉過程控制，核心是在預(yù)應(yīng)力張拉控制和施工技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)來控制張拉施工過程，完全改變了傳統(tǒng)的通過人工來操縱油泵進(jìn)行張拉操作，真正地實(shí)現(xiàn)了張拉的同步性控制。

施工單位根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的不同賬號(hào)和使用權(quán)限，通過智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)，輸入張拉結(jié)構(gòu)物編號(hào)，即可提取張拉要素，在填寫相關(guān)信息之后，提交張拉申請(qǐng)，系統(tǒng)將通過計(jì)算系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算張拉力和伸長(zhǎng)值控制值，一切張拉準(zhǔn)備就緒，由監(jiān)理審核批準(zhǔn)后，啟動(dòng)“張拉施工控制”智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)界面。由智能張拉系統(tǒng)輸出液壓油量控制信息，通過專用千斤頂液壓終端來達(dá)到智能控制張拉的目的。張拉完成后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，通過智能張拉平臺(tái)系統(tǒng)，施工單位、監(jiān)理、業(yè)主可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的用戶權(quán)限登錄平臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)張拉進(jìn)度、延伸率等過程進(jìn)行全面控制了解。如有不符合質(zhì)量要求，系統(tǒng)將及時(shí)預(yù)警，并提供預(yù)應(yīng)力張拉控制“平均張拉力”和“理論伸長(zhǎng)量”分析指標(biāo)，分析原因，及時(shí)積累數(shù)據(jù)，積累工程經(jīng)驗(yàn)。

五、智能張拉系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及措施

智能張拉是個(gè)系統(tǒng)工程，既借鑒傳統(tǒng)張拉設(shè)備的特點(diǎn)，又考慮其獨(dú)有的特性；既考慮新設(shè)備要求，又符合項(xiàng)目管理既有流程和管理方式；既考慮設(shè)備的先進(jìn)性，又考慮應(yīng)用者的操作水平。因此，智能張拉設(shè)備是在電腦控制同步頂升設(shè)備和各類成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)要求和自動(dòng)張拉的新特點(diǎn)而設(shè)計(jì)研發(fā)出來的。

六、智能張拉系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)

系統(tǒng)可以精確控制張拉施工中的預(yù)應(yīng)力施加及預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值變化，客觀保持張拉施工全過程記錄，直觀反映施工過程中的加荷、卸荷速率、張拉分級(jí)及持荷時(shí)間、夾片回縮等關(guān)鍵信息，便捷實(shí)現(xiàn)對(duì)稱同步張拉，還可以利用系統(tǒng)專業(yè)配套軟件將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并生成帶有防偽功能的報(bào)告。報(bào)告含有預(yù)應(yīng)力施工的所有信息，包括具體的施工時(shí)間、張拉全過程的荷載-伸長(zhǎng)量過程線、荷載-時(shí)間過程線、伸長(zhǎng)量-時(shí)間過程線、施工進(jìn)行時(shí)的最大荷載和伸長(zhǎng)量等。僅需簡(jiǎn)單分析報(bào)告中的信息，如加載卸載速度、分級(jí)加載持荷時(shí)間、油泵千斤頂性能優(yōu)劣等，就可以迅速判斷預(yù)應(yīng)力施工是否規(guī)范，對(duì)發(fā)現(xiàn)問題予以糾正和全面指導(dǎo)。此外，該報(bào)告采用動(dòng)態(tài)數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行加密處理，可有效防止數(shù)據(jù)被人為篡改，從源頭上確保施工數(shù)據(jù)的可信度，同時(shí)也能進(jìn)一步增強(qiáng)施工質(zhì)量意識(shí)，確保施工質(zhì)量。

七、結(jié)論

綜上所述，智能張拉系統(tǒng)堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展、安全發(fā)展的觀念，在運(yùn)行使用的過程中不僅滿足了質(zhì)量安全和經(jīng)濟(jì)耐久，而且促使預(yù)應(yīng)力張拉更加自動(dòng)化、信息化和一體化。降低了施工中人為因素的影響，減少了張拉施工的誤差，更加注重全壽命周期，更好地服務(wù)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民群眾的安全便捷生活，具有重要的意義。

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