馮銀博

(中鐵二十四局集團(tuán)貴溪橋梁廠有限公司,江西 貴溪 335400)

0 引言

后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁在高速鐵路中有著廣泛的使用,商合杭鐵路站前工程施工質(zhì)量備受關(guān)注,其中預(yù)應(yīng)力張拉作為關(guān)鍵工序尤為重要,在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)控制張拉力和張拉伸長(zhǎng)值來(lái)保證獲得張拉的效果。目前預(yù)應(yīng)力筋的張拉常用方法均是通過(guò)人工手動(dòng)操作進(jìn)行,易受人員、設(shè)備等因素的影響；預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制油泵,可實(shí)現(xiàn)張拉的數(shù)字化控制,多頂同步張拉；千斤頂缸長(zhǎng)的伸長(zhǎng)值采用傳感器自動(dòng)讀取并記錄,排除人為因素,提高了測(cè)量的精準(zhǔn)性,同時(shí)在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超出規(guī)定值的情況下可自動(dòng)預(yù)警直至停止張拉。

1 工程概況

商合杭鐵路站前工程正線橋梁設(shè)計(jì)目標(biāo)350km/h,其鐵路等級(jí)為高速鐵路,預(yù)制無(wú)砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁(雙線)采用通橋(2016)-2322A系列,商合杭鐵路站前十七標(biāo)廣德制梁場(chǎng)共計(jì)預(yù)制箱梁544榀。設(shè)計(jì)要求需對(duì)箱梁進(jìn)行兩端對(duì)稱同時(shí)張拉,箱梁預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)確施加,是結(jié)構(gòu)安全的保證。本文結(jié)合高速鐵路預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)及其工程管理的施工實(shí)踐,對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉實(shí)時(shí)全程跟蹤、智能控制等相關(guān)問題進(jìn)行論述。

2 智能張拉系統(tǒng)介紹及工作原理

中鐵二十四局集團(tuán)貴溪橋梁廠有限公司廣德制梁場(chǎng)開發(fā)研究的智能張拉系統(tǒng)及張拉設(shè)備,其系統(tǒng)不僅為預(yù)應(yīng)力工程提供精確控制的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù),并同時(shí)提供相應(yīng)的監(jiān)測(cè)接口,具備網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)智能的新的能力,采用“云+設(shè)備”模式為業(yè)主和上級(jí)管理單位提供了可靠的預(yù)應(yīng)力施工設(shè)備和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理云平臺(tái),即主要有兩部分組成：施工現(xiàn)場(chǎng)張拉系統(tǒng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

可根據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉工藝及控制要求,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力的標(biāo)定、張拉、錨口喇叭口摩阻測(cè)試、孔道摩阻測(cè)試、反拱測(cè)試以及數(shù)據(jù)云平臺(tái)管理等相關(guān)的技術(shù)。預(yù)應(yīng)力張拉全過(guò)程一鍵式自動(dòng)張拉,張拉數(shù)據(jù)參數(shù)可一鍵式導(dǎo)入,精準(zhǔn)調(diào)控張拉力,張拉控制精度小于1.0%；同步參數(shù)可設(shè)定為確定比例或數(shù)值的力,兩端不平衡力小于設(shè)計(jì)張拉值的1%；張拉過(guò)程圖表分析,伸長(zhǎng)值與同步偏差率對(duì)比,直觀反映張拉數(shù)據(jù)正常情況,施工中偏離正常值的情況提供警示和相應(yīng)的處理預(yù)案。張拉過(guò)程數(shù)據(jù)永久保存,做到數(shù)據(jù)可追溯,不可更改,遠(yuǎn)程監(jiān)理,業(yè)主可實(shí)時(shí)監(jiān)控,確保工程施工質(zhì)量。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用GIS地理信息技術(shù)+云端關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)關(guān),基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)直接從現(xiàn)場(chǎng)張拉設(shè)備采集運(yùn)行參量和張拉數(shù)據(jù)報(bào)表、視頻影像,采集不用人工干預(yù),可以進(jìn)行秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集、壓縮、上傳,最終存入關(guān)系型數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù),實(shí)現(xiàn)梁場(chǎng)信息、項(xiàng)目工程信息、箱梁基礎(chǔ)信息、張拉設(shè)備等信息建立一套基于云物聯(lián)+GIS的綜合信息管理平臺(tái),遠(yuǎn)程監(jiān)控是基于前端工業(yè)遠(yuǎn)程設(shè)備上,應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)+VPN技術(shù),建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集鏈路和VPN點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安全通信；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和逆向遠(yuǎn)程調(diào)試操作。

3 智能張拉施工工藝

智能張拉施工過(guò)程可分為四步：1、千斤頂標(biāo)定；2、輸入張拉參數(shù)；3、啟動(dòng)張拉；4、自動(dòng)生成報(bào)表。

圖1 智能張拉系統(tǒng)的框架示意圖

3.1 啟動(dòng)千斤頂標(biāo)定程序

數(shù)控標(biāo)定程序與老式張拉設(shè)備對(duì)比,精度控制精確,不用效驗(yàn)油表；每臺(tái)數(shù)控張拉設(shè)備有與之對(duì)應(yīng)的千斤頂進(jìn)行校核,設(shè)備編號(hào)、千斤頂編號(hào)、效驗(yàn)日期等信息應(yīng)填寫完整；效驗(yàn)千斤頂分六個(gè)等級(jí)施加壓力(5、10、20、30、40、50)Mpa,共計(jì)測(cè)定三次取平均值。

系統(tǒng)效驗(yàn)過(guò)后輸入相應(yīng)數(shù)據(jù),可直接計(jì)算出公式Y(jié)=KX+B的數(shù)值。

3.2 輸入張拉參數(shù)

3.2.1 設(shè)備信息

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,預(yù)初張與終張拉選用的不同組的千斤頂,千斤頂與設(shè)備本身也有配套情況,根據(jù)不同張拉情況下的千斤頂又做了詳細(xì)的劃分,也對(duì)不同的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行了分類。

3.2.2 梁體基本信息

每一孔箱梁進(jìn)行張拉前,需要核對(duì)其基本信息,確保無(wú)誤時(shí)才能進(jìn)行下一步的操作。預(yù)張拉、初張拉、終張拉三次張拉都需確認(rèn)基本信息,一束張拉完成,張拉順序會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)下一束,智能化為生產(chǎn)提供便利。

3.2.3 預(yù)應(yīng)力筋基本信息

包括預(yù)應(yīng)力筋編號(hào)、張拉控制力、鋼絞線的總長(zhǎng)度、總轉(zhuǎn)角、孔道摩系數(shù)κ、μ數(shù)值、理論總伸長(zhǎng)值、超張拉百分比,該系列數(shù)據(jù)可事先整理在excel中,一鍵導(dǎo)入。

3.3 啟動(dòng)張拉程序

張拉主界面的簡(jiǎn)潔化與張拉的數(shù)據(jù)反映一直都是工人關(guān)心的問題,為了方便人員的操作,通俗易懂的使用本系統(tǒng),才有一鍵式啟動(dòng)張拉,控制力精準(zhǔn)控制,位移數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示,同步率伸長(zhǎng)率數(shù)據(jù)對(duì)比,專家系統(tǒng)分析張拉過(guò)程中產(chǎn)生的問題,并選擇處理方案。

3.4 自動(dòng)生成報(bào)表

根據(jù)梁場(chǎng)的情況,定制與之相同要求的張拉記錄表格,數(shù)據(jù)在一鍵式張拉完成后自動(dòng)生成數(shù)據(jù)表格,不需要手動(dòng)記錄與抄寫,減少工作量,節(jié)約時(shí)間提供工作效率。

圖2 預(yù)應(yīng)力張拉啟動(dòng)界面

圖3 預(yù)應(yīng)力筋張拉記錄表

4 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理及監(jiān)測(cè)平臺(tái)

應(yīng)用GIS地理信息技術(shù)+云端關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),建立梁場(chǎng)管理中心,主要包括：預(yù)制箱梁信息管理、梁場(chǎng)信息圖形化管理、項(xiàng)目信息管理、張拉設(shè)備檔案；遠(yuǎn)程監(jiān)控主要包括：張拉組態(tài)監(jiān)測(cè)、張拉視頻監(jiān)測(cè)、張拉視頻回放等(見圖4、圖5)。

圖4 張拉組態(tài)監(jiān)測(cè)

圖5 張拉視頻監(jiān)測(cè)

5 預(yù)應(yīng)力智能張拉程控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)張拉的實(shí)際運(yùn)用

系統(tǒng)設(shè)備張拉操作簡(jiǎn)單快捷,一鍵式啟動(dòng),數(shù)據(jù)精準(zhǔn)測(cè)控,具有很高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、技術(shù)先進(jìn)性、使用簡(jiǎn)便性、應(yīng)用開放性、高性價(jià)比等。

設(shè)備與千斤頂配套使用,設(shè)備編號(hào)為：

主機(jī)0-A1張拉設(shè)備編號(hào)KSC0017958

從機(jī)1-B1張拉設(shè)備編號(hào)KNA1928595

從機(jī)2-A2張拉設(shè)備編號(hào)KSC0017959

從機(jī)3-B2張拉設(shè)備編號(hào)KNA1928596

6 結(jié)論

本文介紹的預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)相比較傳統(tǒng)人工張拉具有顯著優(yōu)勢(shì):1、油泵由軟件控制,實(shí)現(xiàn)了張拉的數(shù)字化控制；2、伸長(zhǎng)值采用超聲傳感器自動(dòng)讀取并記錄,提高了測(cè)量的精準(zhǔn)性；3、能夠確定錨固回縮能夠快速分析并判斷伸長(zhǎng)值有無(wú)異常；4、自動(dòng)生成施工報(bào)表；5、可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備配套多個(gè)千斤頂,以實(shí)現(xiàn)同步控制；5、通過(guò)使用配套的智能張拉平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的測(cè)量；6、建立數(shù)據(jù)管理平臺(tái),并可向第三方提供實(shí)時(shí)監(jiān)控的視窗。該套系統(tǒng)可使用在預(yù)應(yīng)力工程的預(yù)應(yīng)力張拉中,不僅能提高工程質(zhì)量、改善工程管理,還能提高工作效率,可廣泛推廣使用。

[1]上海同吉建筑工程設(shè)計(jì)有限公司,預(yù)應(yīng)力智能張拉程控系統(tǒng)使用說(shuō)明.

[2]熊學(xué)玉.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì).中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2018.

[3]熊學(xué)玉.預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[4]汪繼恕.國(guó)家會(huì)展綜合體的預(yù)應(yīng)力混凝土梁的智能張拉技術(shù).城市道橋與防洪,2015.8.

[6]汪繼恕,郭其均.預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)在歷史保護(hù)建筑加固中的應(yīng)用.建筑施工,2015.7.