高速铁路双线箱梁数控张拉技术应用研究

姜家斌

(中铁十五局贵州中铁路桥工程有限公司)

1 工程概况

大西铁路客运专线是国家“中长期铁路网规划”的重要组成部分，其建设标准和技术要求非常高。我公司梁场承担了十五局集团大西客专五标段介休跨大运特大桥等桥梁上部32 m、24 m 共计810 榀整孔预制后张法预应力混凝土简支双线箱梁任务，梁场位置在山西省介休市三佳乡温村。

2 背景及其目的意义

业主大西公司要求全线梁场统一部署和安排箱梁预制过程中的数控张拉系统，以提高箱梁张拉控制质量，为大西精品工程奠定坚实基础。

在信息化管理高速发展的今天，生产数据信息自动化控制、采集已成为现代管理的重要组成。

3 张拉自动控制系统组成

系统配置表，见表1。

表1 系统配置表

4 张拉工艺流程及控制要点

4.1 张拉工艺流程

4.2 张拉施工前准备

(1)检查梁体混凝土实际强度，确保张拉前已达到设计强度、弹模和龄期要求。接到张拉通知单后方可施工，否则不允许施加应力。

(2)检查确定千斤顶和箱梁预应力张拉自动控制系统均已配套校验合格，并且在规定使用期限内。油管要连接紧密。安全警示牌、警戒围栏要安放好。

(3)检查梁体混凝土是否有较大缺陷，如果有，要预先修补好，方可施加预应力。

图1 张拉工艺流程图

(4)清除锚垫板上的灰浆，当锚具与锚垫板不垂直度大于1°时，用垫板垫平，防止切断钢绞线。

(5)检查预应力锚具、夹片与锚垫板是否配套使用。

4.3 安装工装

(1)将工作锚的锚环套入钢绞线束，将钢绞线按自然状态依顺时针方向放入工作夹片，并用圆钢管将其挤压紧贴，并使其端部整齐，外露长度一致。

(2)安装限位板、过渡套及千斤顶。

(3)安装工具锚于千斤顶后盖，精确对中，使预留孔道、锚具、千斤顶三者同心，工作锚与工具锚之间的钢绞线要顺直无扭结。工具锚夹片安装完成后，用特制的圆钢管挤压工具夹片，使其进入工具锚环内，并使端部整齐，外露长度基本一致。

4.4 自动化张拉系统操作

(1)开机启动进入自动化张拉系统操作界面，根据要求操作相应的按钮。

点击预张、初张、终张分别进入预、初、终张拉任务操作界面，点击【设置】进入系统参数设置界面进行参数修改或系统标定，点击【手动】进入手动测试操作界面，检测系统工作情况或进行应急操作。

(2)工艺参数输入

由技术人员设置系统基本控制参数，然后输入箱梁预应力张拉记录表上的相关参数及各个张拉阶段的控制应力、计算伸长值等相应的张拉工艺参数。

表中“初始应力(%)”指采用控制应力的百分比作为初始控制张拉力的目标值，取值应为20%。

初始阶段持荷时间为达到初始应力时的持荷时间，一般设定为60 s。

控制阶段持荷时间按300 s 要求设定。

卸荷锚固控制力值为锚固结束时测量伸长量时的力值，在保持千斤顶不下垂的情况下越小越好。

输入经孔道磨阻试验调整后的控制张拉力值及理论伸长值，输入完成确认无误后顺序点击“启动任务”下的控制按钮，选择要进行张拉的钢束编号，点击【确定】按钮启动对应钢束的张拉。已张拉后的钢束任务项颜色变为灰色并打对勾。

(3)张拉界面

①点击【启动】按钮进入初始应力张拉控制阶段，目标值为初始应力值，系统自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后记录实际张拉力和实测钢绞线伸长量。

②初始持荷计时完成后进入控制应力张拉控制阶段，目标值自动显示为理论控制应力值，自动控制张拉力值达到目标值进入持荷计时阶段，系统自动补压控制张拉力保持在目标值上下1%范围内，持荷完成后记录实际张拉力和实测钢绞线伸长量。

③持荷计时完成后进入锚固控制阶段，系统自动控制卸荷锚固，同时启动锚固计时，计时完成，自动记录实测锚固时钢绞线伸长量。

④锚固结束后系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，千斤顶操作员测量工作锚夹片的外露量，由系统操作员输入对应钢束编号端头的工作夹片外露量。

张拉现场。

(4)张拉过程和结果管理

张拉过程中箱梁预应力张拉实时数据通过通讯接口以无线方式传入生产管理中心电脑信息化管理系统，可以实时显示张拉数据、张拉力曲线及伸长量曲线，并保存纪录。

4.5 张拉控制要点

(1)张拉配套系统在第一次使用前必须经过厂家技术人员标定完成后投入使用。

(2)在自动张拉过程中，若出现张拉异常状况按下控制柜面板上“急停”按钮，暂停自动张拉，待查明原因后松开“急停”按钮恢复张拉过程。若异常情况导致主、从机无法自动同步完成张拉，按下“手动/自动转换”按钮进入手动张拉。此时，手动张拉到目标值后点【保存】结束手动张拉返回到自动张拉状态。

5 施工体会

经过箱梁数控张拉技术实际应用，相比传统张拉工艺技术有以下优点。

(1)具有全触屏操作功能，操作规程简单，便于工人操作，减少操作错误。

(2)主机控制系统同时控制4 台油泵，减少工人操作，保证同步加载。

(3)张拉以张拉力值控制，消除油表读数计算、控制误差，保证张拉力值达到设计要求。

(4)自动控制张拉速度及各阶段持荷时间，保证张拉同步率，两端伸长量不得相差10%。

(5)钢绞线伸长值测量由位移传感器直接测量传回控制系统，保证了伸长值测量准确，减少人工测量误差。

(6)减少油压表和千斤顶校正，既减少生产成本又加快生产进度。

(7)实时监控功能，在桥梁张拉作业过程中进行数据采集、显示、自动控制和实时储存，并可将现场张拉过程中的实时数据传输到梁场监控室的计算机上，便于技术人员对数据进行浏览分析和打印，实时了解、控制现场张拉情况。

数控张拉技术应用过程中以下几点需持续还进完善。

(8)操作工人的技术操作规程培训需不断加强，以保证后续张拉过程顺利、准确。

(9)张拉系统配套标定工作需建立完善的标定标准。

(10)数控张拉系统仍需根据现场实际施工情况进行相应的完善、持续改进，保证张拉持续稳定，准确。

通过数控张拉系统技术实际应用，可以有效消除了张拉过程中各种质量隐患，避免了人为可能出现的误差，大大提高数据准确性，为今后完善箱梁预制过程中的数控张拉系统，提高箱梁张拉控制质量，为确保高速铁路双线箱梁工程质量优良奠定坚实基础。

［1］YL－01 型箱梁预应力张拉自动控制系统说明书. 石家庄开发区益通科技有限公司.

［2］无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)铁路工程建设通用参考图. 铁道部经济规划研究院，2008.

［3］公路桥涵施工技术规范. 北京:人民交通出版社.