常 寬

（中交二公局鐵路建設(shè)有限公司，陜西西安 710018）

國(guó)內(nèi)鐵路橋梁建筑工程中，對(duì)橋梁的使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析時(shí)，基本均利用靜載彎曲試驗(yàn)確定。靜載試驗(yàn)智能化自控系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化評(píng)估規(guī)范要求的加載試驗(yàn)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)靜載試驗(yàn)的自動(dòng)化管理與信息化管理，且系統(tǒng)操作性不強(qiáng)、整體結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單、安全性較高。

1 工程概況

以固安南制梁場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目為研究對(duì)象，預(yù)制梁場(chǎng)位于施工現(xiàn)場(chǎng)DK90+100處，場(chǎng)地剛好垂直于沿線主路。預(yù)制梁場(chǎng)占地面積為158 746 m2，項(xiàng)目雙線箱梁總重900 t，共354榀，單線箱梁總重450 t，共190榀。

箱梁的總重為900 t，跨徑長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為32 m，箱梁的長(zhǎng)度為32.6 m；主梁兩側(cè)的懸臂長(zhǎng)度為2.95 m，橫橋方向的支座中心間距為4.5 m。

2 智能化靜載試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 準(zhǔn)備工作

（1）應(yīng)在預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)結(jié)束30 d后進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

（2）梁體兩側(cè)的支座高度差異應(yīng)保持為10 mm內(nèi)，同一個(gè)支座部位兩側(cè)或相同方向的兩個(gè)支座高度差控制為2 mm，箱梁四個(gè)支點(diǎn)的平整度差異控制為2 mm內(nèi)。

（3）試驗(yàn)梁被移動(dòng)至靜載試驗(yàn)臺(tái)座上后，標(biāo)記梁體的中間線，將其作為加載的中心線，每一個(gè)加載點(diǎn)均應(yīng)該設(shè)置墊層或放置鋼墊板。

（4）靜載試驗(yàn)支座的中間線與梁體的跨度線應(yīng)保持在同一個(gè)水平線上，梁體放置在指定部位后拆除連接板。

（5）反力架應(yīng)具備較強(qiáng)的剛度與強(qiáng)度，反力的反作用力不得低于試驗(yàn)荷載最大值的1.5～2.0倍。

（6）配備6個(gè)百分表與6個(gè)支架。

（7）螺紋鋼拉桿的長(zhǎng)度必須滿足實(shí)際施工需求，螺母安裝完成后，螺母的外露長(zhǎng)度不得超過(guò)100 mm。

（8）施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)備不低于25 t的吊車、不低于2 t的叉車，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

（9）施工現(xiàn)場(chǎng)配備攀爬扶梯，確保施工過(guò)程中施工人員進(jìn)出的安全性，便于物資運(yùn)輸。

（10）配備三相交流電發(fā)電機(jī)。

（11）配備至少10 M的寬帶接口。

（12）設(shè)置防風(fēng)、防傾覆支護(hù)體系。

2.2 設(shè)備安裝

（1）機(jī)械千斤頂。

①梁體頂部各個(gè)加載點(diǎn)應(yīng)使用細(xì)砂設(shè)置墊層，每加載一個(gè)加載點(diǎn)均應(yīng)設(shè)置墊層，墊層鋪設(shè)完成后使用水平尺調(diào)節(jié)。

②利用吊車裝置千斤頂，確保安裝千斤頂?shù)倪^(guò)程不會(huì)影響墊層的平整度。

③千斤頂?shù)闹行狞c(diǎn)部位應(yīng)與加載點(diǎn)位置保持吻合，誤差不超過(guò)10 mm。

④利用吊車將控制柜與變頻柜調(diào)運(yùn)至試驗(yàn)梁側(cè)面，沿試驗(yàn)臺(tái)座安放。

⑤千斤頂與馬達(dá)保持同一個(gè)方向。

（2）反力架。

①對(duì)靜載試驗(yàn)臺(tái)架機(jī)進(jìn)行檢查，保證上橫梁、下橫梁相互平行，試驗(yàn)臺(tái)架的部位符合設(shè)計(jì)要求。

②千斤頂?shù)闹行狞c(diǎn)與橫梁中心線的偏差不超過(guò)10 mm。

③千斤頂升降最頂面與反力架的橫梁下方應(yīng)使用鋼板或錨固墊進(jìn)行填充，縫隙不超過(guò)10 mm。

④螺紋鋼應(yīng)與梁體底面相互垂直。

⑤螺母安裝完成后，外露部分長(zhǎng)度不超過(guò)100 mm，螺母與梁體底部必須連接牢固。

⑥對(duì)螺紋鋼進(jìn)行逐一檢查，有螺母出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加固處理。

（3）撓度測(cè)量光柵位移計(jì)。

①使用光柵位移計(jì)、百分表檢測(cè)支座的支點(diǎn)沉降量。

②使用量程為50 mm的光柵位移計(jì)、百分表檢測(cè)梁體的位移量。

③檢測(cè)設(shè)備的金屬桿應(yīng)始終保持垂直狀態(tài)，觸頭部位應(yīng)預(yù)留一定壓縮量。在檢測(cè)初始階段，觸頭部分不可以處于懸空狀態(tài)。

④在特殊情況下，施工人員可以將玻璃片粘貼在光柵位移計(jì)的觸頭上，有效提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

（4）裂縫檢測(cè)設(shè)備。

①圖像識(shí)別裂縫檢測(cè)儀借助真空吸盤完成圖像的識(shí)別，真空吸盤直接吸附在梁體下方，攝像機(jī)啟動(dòng)后，可以對(duì)梁體表面進(jìn)行識(shí)別。

②振弦應(yīng)變裂縫檢測(cè)儀利用振弦傳感器進(jìn)行識(shí)別，應(yīng)設(shè)置在梁體底部，必須連接牢固。

（5）電氣連線。

智能化自控系統(tǒng)中的電氣連線至關(guān)重要，各個(gè)接口必須相互對(duì)應(yīng)，否則無(wú)法與對(duì)應(yīng)的傳感器傳輸數(shù)據(jù)。

①靜載試驗(yàn)過(guò)程中，控制柜應(yīng)設(shè)置在梁翼緣板的跨中部位，變頻柜應(yīng)裝置在試驗(yàn)梁上部。

②配電箱中的交流電可以直接與分控柜連接。

③分控柜中380 V開關(guān)應(yīng)分離出220 V插頭，利用主控制柜中的穩(wěn)定壓力系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)以及檢測(cè)設(shè)備提供電源。

④將主控柜與分控規(guī)的電纜進(jìn)行連接。

⑤使用分控柜的380 V交流電為變頻柜提供電壓。

⑥變頻柜通過(guò)航空插頭為千斤頂電機(jī)供電。

2.3 應(yīng)用流程

智能化自控系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

圖1 智能化自控系統(tǒng)工作流程

（1）正式試驗(yàn)前，操作人員應(yīng)將主控軟件打開，從平臺(tái)下載試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)，保存于計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)技術(shù)參數(shù)核對(duì)，保證下一步工序的合理性。

（2）試驗(yàn)加載前，應(yīng)嚴(yán)格按照說(shuō)明書對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行檢查。

（3）各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，試驗(yàn)人員應(yīng)點(diǎn)擊“開始”按鈕，控制系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，檢測(cè)人員應(yīng)持續(xù)關(guān)注千斤頂?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)、傳感器的荷載波動(dòng)以及振弦應(yīng)變裂縫儀器數(shù)據(jù)收集狀況。單項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)檢測(cè)不合格時(shí)，立即點(diǎn)擊“暫?！卑粹o，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題采取合理措施，處理完成后點(diǎn)擊“繼續(xù)”按鈕，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

（4）試驗(yàn)過(guò)程中，主控程序運(yùn)行單個(gè)操作會(huì)自動(dòng)接收荷載數(shù)值、位移量、撓度比例、跨中彎矩等數(shù)據(jù)，顯示在控制系統(tǒng)的屏幕上。傳感器會(huì)將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)自動(dòng)判斷檢測(cè)結(jié)果是否合格。

2.4 注意事項(xiàng)

（1）試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員應(yīng)持續(xù)觀察千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)量。

（2）第一次加載循環(huán)完成后，試驗(yàn)人員應(yīng)檢查螺紋鋼的牢固性，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，立即進(jìn)行加固處理。

（3）試驗(yàn)人員應(yīng)定期檢查千斤頂部位傳感器性能，保證最終檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度與實(shí)際情況不會(huì)產(chǎn)生較大偏差。

（4）安裝試驗(yàn)梁上部的千斤頂時(shí)，千斤頂下部設(shè)置的墊層厚度須合理，不宜過(guò)厚。

（5）千斤頂安裝完成后會(huì)與橫梁之間產(chǎn)生一定空隙，可以使用小鋼板填充空隙。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果輸出

試驗(yàn)結(jié)束后，智能化自控系統(tǒng)自動(dòng)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)保存，生成“靜載試驗(yàn)報(bào)告”，顯示在試驗(yàn)系統(tǒng)中。

智能化自控系統(tǒng)輸出的“靜載試驗(yàn)報(bào)告”的具體內(nèi)容、格式應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡(jiǎn)支梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（TB/T 2092—2003）的相關(guān)要求。靜載試驗(yàn)報(bào)告主要包括時(shí)間記錄表、加載記錄表、撓度記錄表等[1]。

3.2 對(duì)比傳統(tǒng)試驗(yàn)方法

將傳統(tǒng)試驗(yàn)方法與智能化自控系統(tǒng)試驗(yàn)方法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)智能化自控系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度明顯高于傳統(tǒng)化試驗(yàn)方法的檢測(cè)結(jié)果，差異較大，智能化自控系統(tǒng)試驗(yàn)方法的優(yōu)勢(shì)更為顯著。

（1）傳統(tǒng)試驗(yàn)方法。

每一個(gè)油泵應(yīng)配備2個(gè)專人負(fù)責(zé)，10個(gè)加載點(diǎn)需要配備20人，百分表記錄人員應(yīng)配備6人，指揮、計(jì)時(shí)、記錄各配備1人，其他流程及工位需要配備總計(jì)6人。使用傳統(tǒng)性試驗(yàn)方法需要配備35人。實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，人員讀數(shù)存在一定時(shí)間偏差，人員反應(yīng)速度不同可能導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度與實(shí)際情況存在較大偏差。傳統(tǒng)性試驗(yàn)的結(jié)果需要人工統(tǒng)計(jì)，無(wú)法上傳至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中。

（2）智能化自控系統(tǒng)試驗(yàn)方法。

現(xiàn)代化的試驗(yàn)方法可以有效降低人工輸出，只需要配備3人。每個(gè)組件基本均會(huì)裝置傳感器，檢測(cè)到數(shù)據(jù)時(shí)，傳感器自動(dòng)將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給控制系統(tǒng)。檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)上傳至系統(tǒng)，生產(chǎn)試驗(yàn)報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化預(yù)制梁場(chǎng)信息管理的核心重點(diǎn)是信息集成，智能化自控系統(tǒng)是信息化數(shù)據(jù)收集的終端設(shè)備，對(duì)預(yù)制梁場(chǎng)的信息化管理具有重要影響。將智能化自控系統(tǒng)應(yīng)用在預(yù)制梁場(chǎng)的靜載試驗(yàn)活動(dòng)中，可以有效規(guī)避人為因素影響，提高試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度，在一定限度上降低試驗(yàn)成本。