徐道瑞XU Dao-rui

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，西安 710000）

（The 1st Engineering Co.，Ltd.of China Railway 12th Bureau Group，Xi'an 710000，China）

0 引言

在我國，對于建設(shè)的客運(yùn)專線來說，通常情況下都是采用無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。無砟軌道與傳統(tǒng)的有砟軌道相比，無論是軌道的穩(wěn)定性，還是平順性，都有大大提高。所以，在施工過程中，軌道需要建立在堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定、不變形或變形有限的基礎(chǔ)上。在對橋梁進(jìn)行施工的過程中，對橋梁的工后沉降和徐變上拱等通常情況下需要進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，通過對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確施加，進(jìn)而控制橋梁徐變上拱?！邦A(yù)應(yīng)力對于預(yù)制梁來說就是其生命”，準(zhǔn)確施加預(yù)應(yīng)力是確保橋梁的結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。

通常情況下，張拉單元由一泵站和一千斤頂組成，四個(gè)這樣的單元實(shí)現(xiàn)對每孔箱梁的張拉，上述這些共同構(gòu)成傳統(tǒng)的后張法箱梁預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備。在進(jìn)行張拉的過程中，工人通過壓力表和鋼尺在對張拉力和張拉的伸長值進(jìn)行相應(yīng)的控制。人為因素一方面影響著張拉過程，另一方面影響著測量過程，無論是張拉過程，還是測量過程，其操作都比較復(fù)雜，并且難以控制測量精度，尤其是四個(gè)單元獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)而增加了同步張拉的控制難度，難以保證張拉的質(zhì)量。借助箱梁預(yù)應(yīng)力張拉自動控制系統(tǒng)在一定程度上確保了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，對橋梁徐變上拱實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確控制，進(jìn)而在梁場得到成功的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及原理

通常情況下，通過2 個(gè)電控柜構(gòu)成一套箱梁預(yù)應(yīng)力張拉自動控制系統(tǒng)。其中一臺為主控柜，一臺為從控柜，并且這兩個(gè)2 個(gè)電控柜分別控制著2 臺液壓泵站、2 臺千斤頂。將兩套控制柜通過有線信號進(jìn)行連接，并且分別設(shè)置在梁的兩端，實(shí)現(xiàn)對四套千斤頂進(jìn)行同步自動張拉，具體布置如圖1 所示。液壓泵站的閥組與傳統(tǒng)張拉設(shè)備相比，其特點(diǎn)是通過電磁式高壓比例閥和溢流閥進(jìn)行相應(yīng)的處理，同時(shí)將高精度壓力傳感器和分別設(shè)置在閥組出口處和加裝在千斤頂缸體的外側(cè)，測量油缸的伸長量。工業(yè)顯示屏、信號采集模塊、變頻器、無線傳輸接收模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、微電腦運(yùn)動控制器、存儲模塊共同組成電控柜。對于控制柜來說，通過信號線連接其兩端，能夠使控制信號從主控柜及時(shí)傳遞到從控柜，為了保證張拉數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到服務(wù)器，將控制系統(tǒng)和場站服務(wù)器通過無線進(jìn)行連接。

圖1 張拉自動控制系統(tǒng)布置圖

通過電感式位移傳感器、壓力傳感器、傳感器等對自動張拉系統(tǒng)的伸長量、張拉力、張拉油頂位移和壓力等進(jìn)行測量和實(shí)時(shí)的采集，同時(shí)向運(yùn)動控制器進(jìn)行傳輸，對于油頂壓力和位移，根據(jù)反饋按照設(shè)定的PID 調(diào)節(jié)模式，通過運(yùn)動控制器進(jìn)行自動控制。對于4 臺千斤頂相應(yīng)的張拉力值和伸長值，在張拉的過程中，通過系統(tǒng)進(jìn)行自動跟蹤采集，進(jìn)而對液壓站的高壓電磁閥組實(shí)施平衡、同步張拉控制。對于4 臺千斤頂?shù)膲毫鞲衅骱臀灰苽鞲衅鞯男盘?，借助系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的讀取，通過對讀取的信號進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理，并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力鋼束張拉力值和伸長值，然后判斷當(dāng)前預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉力值與伸長值的同步性。

2 系統(tǒng)參數(shù)及功能

①選擇功能：自動控制、手動控制、單束張拉、雙束張拉。②傳感器測量和顯示精度：載荷值、伸長量分別為0.1kN 和0.1mm。③控制張拉精度：在誤差控制方面，兩端的張拉力控制在30kN。④張拉速度：自20%到100%設(shè)計(jì)載荷，時(shí)間300s。⑤實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)：從20%到100%設(shè)計(jì)載荷，通常情況下，每設(shè)計(jì)終張拉力的10%，需要采集一次數(shù)據(jù)。⑥輸入數(shù)據(jù)：對初、終張拉載荷值、設(shè)計(jì)伸長量等進(jìn)行編號。⑦采集數(shù)據(jù)：通常情況下，張拉位移通過0.5%精度位移傳感器進(jìn)行采集，張拉力通過使用0.5%精度壓力傳感器進(jìn)行采集。

3 施工工藝

3.1 現(xiàn)場連接 ①液壓設(shè)備的連接。②由一根DP 網(wǎng)線連接主控柜與從控柜。③張拉開始前，需要打開場站主控室軟件。

3.2 工作前檢查 ①設(shè)備開機(jī)。②通過目檢方式對液壓外部連接處的漏油情況進(jìn)行檢查。③打開觸摸屏，檢查觸摸屏、PLC 是否正常，同時(shí)對主、從控柜之間通訊通暢性進(jìn)行檢查。④核實(shí)位移傳感器拉桿是否處在千斤頂活塞上，壓力和位移傳感器數(shù)據(jù)是否正常。

3.3 操作 ①通過輸入相應(yīng)的密碼，進(jìn)入系統(tǒng)界面。②選擇梁型需要參照施工對象。③根據(jù)校頂方程及張拉力設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。④張拉操作：填寫相應(yīng)的梁號，同時(shí)選擇相應(yīng)的孔道編號。⑤點(diǎn)擊“同時(shí)張拉”，系統(tǒng)開始張拉。⑥再點(diǎn)擊“同時(shí)張拉”，繼續(xù)張拉。⑦再點(diǎn)擊“同時(shí)張拉”，回油錨固，回油錨固時(shí)間控制在10-15s。⑧再點(diǎn)擊“同時(shí)張拉”，進(jìn)行退頂。⑨點(diǎn)擊數(shù)據(jù)讀取，全部提取檢查孔道張拉過程數(shù)據(jù)，并點(diǎn)擊數(shù)據(jù)保存。⑩全部結(jié)束一個(gè)孔道張拉過程，選擇下一孔道繼續(xù)相同的操作。

4 應(yīng)用效果

①通過對襄汾制梁場400 多孔梁進(jìn)行張拉實(shí)踐，對拉預(yù)應(yīng)力施加的偏差該系統(tǒng)雙頂控制在15kN，同一束鋼絞線兩端不同步率低于5%。②對箱梁預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉，與原來的手工張拉相比，對于自動控制系統(tǒng)來說，每套設(shè)備節(jié)約4 個(gè)工人，并且勞動強(qiáng)度降低。③自動保存張拉數(shù)據(jù)，采用專用文件格式封裝，避免了數(shù)據(jù)被篡改，確保了張拉數(shù)據(jù)的真實(shí)性。④實(shí)時(shí)生成張拉力—時(shí)間曲線、伸長量—時(shí)間曲線、張拉力—伸長量曲線，全面分析張拉過程。⑤與現(xiàn)有的國內(nèi)外技術(shù)相比，該系統(tǒng)的自動化程度較高，張拉平穩(wěn)，工藝參數(shù)可靠，施工過程得到有效的控制。

5 總結(jié)

①系統(tǒng)張拉的準(zhǔn)確性受傳感器精度和穩(wěn)定性的直接影響和制約。所以，在使用張拉自動控制系統(tǒng)的過程中，如果傳感器出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為了確保測量精度，需要進(jìn)行更換，并進(jìn)行校頂。對于該系統(tǒng)來說，首要的問題時(shí)選擇高精度，穩(wěn)定性好的傳感器。②目前該系統(tǒng)基本完善，不存在技術(shù)方面的難題，下一步研發(fā)工作的重點(diǎn)是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。③泵站、千斤頂、電控柜等部分共同組成該系統(tǒng)，需要對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少系統(tǒng)接口，進(jìn)而提高系統(tǒng)的集成性。

[1]江成,林之珉.高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究[J].中國鐵路,2000(07).

[2]王國琴.張拉自動控制系統(tǒng)在箱梁預(yù)制中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù),2012(01).

[3]劉學(xué)宏.自動張拉控制系統(tǒng)在大西鐵路客運(yùn)專線箱梁預(yù)制中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2012(09).