液压千斤顶检定和校准控制要点分析

黄直久 李 艳 张明龙

1 概述

随着我国建设工程施工技术的不断发展,钢筋预应力结构张拉工艺在施工中得到极为广泛的使用。特别是近年来在我国的市政工程、公路、铁路桥梁工程以及高速铁路的无砟轨道工程等领域,预应力张拉工艺已成为建筑工程施工的重难点控制工程和核心技术。作为预应力结构张拉质量控制的核心计量设备——液压千斤顶的检定和校准工作就成为了预应力钢筋混凝土工程质量保证的关键,因此这项工作要求越来越严格,受重视程度也越来越高。为了进一步提高预应力结构工程千斤顶计量检定和校准结果的准确可靠度,确保工程质量,本文结合多年工作实践,从检定准备、过程控制、检定值的反向验证等几个方面对液压式千斤顶检定和校验的控制要点进行了分析。

2 检定和校准前的要素控制

2.1 对液压千斤顶工作系统的组成及操作适应性进行控制

1)要求千斤顶、油泵、油管、指示器上应有铭牌,铭牌上应有产品名称、型号、规格、出厂编号、制造厂名称、生产许可证及相关技术参数等。2)千斤顶指示器的准确度等级应不低于0.4级,测量上限对模拟指示器为额定值的(1.3～2.0)倍,对数字式指示器应不低于额定值的1.1倍。经过具备资质的机构检定合格后方能使用。3)千斤顶油泵加卸力应平稳,不允许出现妨碍读数的压力波动、冲击和颤动现象。液压系统应工作正常,反应灵敏,油路无渗漏;液压油应清洁纯净。电气部分应灵敏可靠,绝缘良好,且接地安全。

2.2 对液压千斤顶系统计量性能进行控制

1)启动油泵控制。将油泵、千斤顶、压力表、油管电源线连接,经检查无误后,启动油泵,使千斤顶空载往复运行3次。确认系统无泄漏,千斤顶无爬行、无跳动后,目测检查油压表在千斤顶活塞或活塞杆开始移动时的读数值,该值应小于额定油压的4%(Px=Pk/Pn)。2)千斤顶活塞行程控制。在千斤顶启动油压符合控制要求后,用钢直尺测量空载活塞最大行程。然后再次启动油泵,使千斤顶活塞上升至最大行程,关闭油泵,重复测量3次。每次测量值均应大于活塞标称行程上限值,且最大偏差值小于校准行程值的2%(Lx=(Lc-Lb)/Ln)。3)内泄漏控制:将千斤顶放在足够强度且上下工作面平行的框架内的中心位置,启动油泵使千斤顶活塞伸出行程标称值的2/3后,顶住上工作面,升压至额定油压值时,关闭截止阀,测量5 min内千斤顶工作油缸油压压降,应小于额定油压的5%(计算公式为:Pl=Pj/Pn)。

2.3 对计量器具和环境条件进行控制

1)检定和校准使用的主要标准器具应为:a.标准测力仪:准确度等级不低于0.5级,量程应满足要求。b.钢直尺:测量范围0 mm～1 000 mm,分度值1.0 mm。c.秒表:分辨力不低于0.1 s。

2)配套设备为立式稳固的门式框架或张力杆,其承力结构在最大负荷下无变形。框架的上、下工作面应平行,且保证其标准测力仪的受力轴线与千斤顶的加力轴线相重合。标准测力仪与千斤顶的接触面应平滑,无锈蚀和杂物。

3)检定和校准时,应把环境温度控制在5℃～35℃范围内。

3 检定和校准值的控制

1)操作过程控制。a.框架式检定和校准。将液压千斤顶工作系统安装调整成符合控制要求的工作状态,将千斤顶安放在框架工作台中间,把标准测力仪安放在千斤顶活塞上,使千斤顶、标准测力仪与框架上、下工作面对中并保证测力仪的受力轴线和千斤顶的加力轴线相重合。b.串接式检定和校准。使千斤顶和测力仪调整到工作状态并串接在张拉杆上,调整三者使其在同一轴线上。c.检定点和校准点的控制。检定点的选取应从千斤顶力值量程的20%至最大力值,在检定点分级无特殊要求时一般取5个～8个点,且应均匀分布。校准点的选取应为实际工作所要求张拉力的多个力值点且不少于10个。d.启动油泵将千斤顶缓慢加荷到最大力值,预压两次。观察加荷过程中有无渗漏油和指示器读数波动等异常现象,且指示器读数回零情况良好。e.启动油泵,驱动千斤顶缓慢加压,从初始点开始,按递增顺序平稳施加力,加到接近检定、校准点前应再放慢加荷速度,便于准确读数,直至施加到额定力值后再卸回到零点。按此操作步骤重复测量3次,记录逐点的示值数据。2)示值重复性控制。应为各点3次示值数据中的最大值减去最小值除以3次的平均值为准,各点的该值应不大于2%。3)负载效率控制。应为各点3次示值数据的平均力值除以对应各点千斤顶输出力的理论值(该理论值可由千斤顶活塞的有效面积与对应于各点的压强示值计算得出),各点的该值应不小于0.93。4)内插误差控制。由校准方程求出各点与负荷相对应的示值直线拟合值,然后减去对应各点千斤顶指示器3次示值数据的平均值,其差值除以相对应各点千斤顶指示器3次示值数据的平均值即为内插误差,各点内插误差值应不大于2%。5)应据实测结果,计算出合适的校准方程并绘制出直线图进行核验。

4 检定和校准值反向验证控制

1)检定和校准值的反向验证控制。在由校准方程求出的与负荷相对应的一列计算值中选取3个以上,以实际工作张拉力值范围内的值作为依据,再按前述检定操作程序,实测出相对应的数值与原依据值进行验证,二者的偏差应不大于±2%。2)在实际工作张拉力值范围内任意选取3个以上未检定和校准的点,由校准方程求出的与负荷相对应的一列计算值作为依据。再按检定操作程序,实测出相对应的数值与选取点的值进行验证,二者的偏差应不大于±2%。3)检定和校准值比对验证控制:在实际工作张拉力值范围内任意选取3个以上已检定和校准的值,然后在试验室相对应的0.5级或1级试验机上进行实测比对。以千斤顶指示器读数为依据,千斤顶主动加力,逐点记录试验机上示值读数与原检定和校准的示值读数,然后进行比对验证。二者偏差应不大于±2%。

5 检定和校准过程注意事项

1)在启动油泵,驱动千斤顶加压过程中,要随时目测整个工作系统的变化情况,不得有渗漏油和各配套设备变形以及附件出现异常声响的状况,一旦发现应立即关机、卸压,以防事故发生。2)在逐点示值的读取记录时,必须及时准确、实事求是。不得在升压超过检定和校准点后再减压退回重新升压到该点读数。3)框架不得有锈蚀和紧固件松动,底座要坚固可靠,地面基础不得有下沉和出现倾斜现象。4)检定和校准工作现场一定要有防风、挡雨措施,环境温度应控制在5℃～35℃以内。

6 结语

液压式千斤顶检定及校验工作事关预应力结构工程质量和安全。要提高千斤顶检定及校验工作的准确性,应在严格执行JJG 621-2005液压千斤顶检定规程的基础上,认真分析检定校准工作中的关键环节。在实际工作过程中,应在预应力工程张拉设备配置及管理、检定标准器、检定环境、检定周期、检定过程控制以及检定校准值的反向验证等各方面做好细致周密的工作,完善千斤顶计量检定的质量体系和管理制度,从各个方面保证液压千斤顶检定和校准工作的及时性、准确性和可靠性,从而有效控制预应力结构工程质量,确保结构工程使用性能和安全性能。

[1]JJG 621-2005,液压千斤顶检定规程[S].