浅谈数控张拉系统在预制箱梁施工中的应用及优越性分析

张 正 （中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230041）

0 前 言

常规的预制箱梁张拉都是采用用人工控制液压油顶操作阀的方式，梁体两端操作人员通过步话机联系，相互报告张力值、伸长值，其精度控制难度大，另外采用该方法张拉过程中，需要增加停顿次数，其数据记录、其报表处理工作量大、时间长。而采用数控张拉设备能在箱梁预应力张拉过程中实现了预应力施加过程的精确控制，而且能够自动采集张拉的预应力数据，同时在张拉前输入张拉方式(分段张拉或分级张拉)，自动采集钢绞线的伸长量，进行伸长量与预应力的校核，自动记录张拉时间、断丝及处理情况等；再利用无线网络进行张拉数据远程传输，在条件允许的情况下还可以将施工现场将采集的数据按照设计的表格形式打印出来，施工、监理可以在现场对文件进行签字，并同时将这些数值上传至数据监控中心，从而确保张拉质量和记录的准确和真实性，实现远程监控功能，方便质量管理，提高管理效率，在保证预制箱梁预应力施工质量控制的同时，也大大提高了生产力水平，节约了大量的人力，为工程创效提供重要作用。

1 智能张拉系统的结构及操作步骤

1.1 数控张拉系统的结构

结合本工程采用的ZZJN-50型应力智能张拉控制设备，该设备主要由2台千斤顶、2台液压泵站、2组压力传感器、2个位移采集传感器、变频器、PLC控制器、电脑操作主机、无线数据传输设备等组成，做到2台千斤顶同步同时工作，形成平衡、对称的张拉。在电脑主机上提前设置张拉方式，通过电脑操作实现张拉过程的远程控制，同时在每台千斤顶上安装传感器进行位移数据采集，将校核张拉伸长数值的变化，对张拉数据实时数据采集及超过偏差（±6%）报警，张拉数据的记录、通过无线数据实现远程监控，提高项目部的信息化管理水平。

数控张拉系统示意图如下。

系统张拉力的精度控制达到0.5%，千斤顶顶端设置的位移传感器引线进行伸长值的测量，精度高，工人安、拆千斤顶与传统张拉基本相同，同时电脑操作系统可以自动进行伸长值的测量和张拉数据记录工作。数控张拉系统很好的利用了计算机控制、无线数据传输、数据监控分析等技术。

数控张拉系统将预制箱梁的预应力梁张拉、数据传输及管理、张拉过程的监控、梁场存梁信息化管理等工作进行信息化管理，从而实现预制箱梁张拉施工现场到建设工程项目信息管理系统的实时数据信息共享，提高预制箱梁预应力张拉的现代化管理水平。

1.2 智能张拉系统操作步骤

1.2.1 油管及传感器的连接

①千斤顶连接油管

把液压泵预留的油管与千斤顶连接，连接时油管的接头密封圈必须使用铜密封圈，千斤顶油缸进油口接液压站出油口，回油口接液压站回油口，紧固接头后检查无液压油渗漏完成连接。连接好后，一般情况下不准拆卸，避免沙石进入泵站损坏泵体。

②传感器连接

千斤顶上带有采集位移数据的传感器，在安装好千斤顶油管后，将千斤顶两侧的采集位移数据的传感器连接至数控张拉系统控制箱。

③电源配置

采用380/220三相四线制供电，需使用四芯动力电缆连接至附近配电箱，零线必须连接正确，否则控制箱烧毁，接线正确后，闭合电源闸刀。

1.2.2 安装千斤顶

按照施工设计规范要求将工作锚、千斤顶、工具锚安装就位。

1.2.3 启动液压站

①确认主控侧千斤顶安装就绪后，按下主控制箱面板“油泵供电”按钮启动液压站。

②确认分控侧千斤顶及安装就绪后，按下分控制箱“油泵供电”按钮后，将启动分控液压泵，检查液压站工作是否正常以及各部件连接是否可靠后，方可进入数控张拉系统。

2 张拉过程控制

开启控制主机（便携式计算机）电源，进入系统后启动数控张拉控制程序，输入工程单位名称及其他相应张拉参数后，进入张拉界面。系统将根据编辑好的分阶段施加拉力进行自动张拉，并及时采集数据，在计算机控制桌面上显现两孔预应力钢束的应力与伸长量、应力与时间的二维图象（下图），并根据实时采取的数据即使进行数据处理方便现场控制人员进行张拉过程进行双控。

通过数控张拉，可以使张拉过程再现，张拉加载力、伸长量、误差值、停顿点、持荷时间等张拉要素真实记录，一览无余，永久追溯。

在自动张拉过程中，如果出现张拉异常情况，可以采用手动退顶及计算机控制系统中停止张拉程序两种方法停止张拉，待查名原因后，可恢复张拉。

同时通过计算机的配置的无线网络及时将数据上传至工程管理中心，方便项目参与各方及时获取工程数据，提高工程的信息化管理，控制预制箱梁的质量。

3 采用数控张拉优越性分析

本文结合数控张拉系统在西咸高速试验段二标段梁场施工中的应用，总结出数控张拉系统与传统的预应力张拉之间的不同，展现出数控张拉的优越性。本文通过以下几方面的比较，展现出数控张拉在预制量施工中的优越性。

①张拉力和伸长量这两个预应力施工中的两个双控指标，精度方面较传统的张拉有较大的提高（张拉力精确到0.01kN、伸长量0.01mm），质量能够得到更好的保证。

②张拉力荷载的施加及补偿张力方面能够做到稳定匀速，对预制箱梁质量有利。

③张拉方式出现改变，数控张拉实现了传统张拉不能做到的多顶、对称、同步、同时张拉。

④在传统的张拉过程中对回缩量无法进行准确的测量，规范要求4mm（夹片式），数控张拉系统可采用位移传感器准确测量。

⑤传统的数控张拉采用记录人工报数记录，计算后校核数据，速度慢且容易出现错误；数控张拉可实现自动记录，实时校核数据，并能真实再现张拉过程。

⑥采用数控张拉系统节约了人力资源（传统的需要8人，本工程采用数控张拉需要3人），同时数控张拉操作人员远离张拉危险区域，人身安全有保证。

4 数控张拉数据分析评价及评价

①通过对张拉数据成果表以及张拉过程曲线图分析，数控张拉系统在应力控制方面能精确的将控制应力误差控制在-1%～1%之间，能有效控制预应力施加不准确而导致出现的桥梁下挠、开裂等事故，从而保证桥梁结构安全，达到桥梁设计的寿命，减轻后期的桥梁养护费用。张拉力控制作为施工中的主控项目，与传统张拉相比有较好的质量控制。

②数控张拉系统在伸长量控制方面，系统配置数据采集传感器实时对钢绞线延伸量数据传输到计算机，对张拉延伸量能实时计算校核，伸长量精确达到0.01mm，当伸长量数据偏差超过理论伸长量的±6%范围时，系统将进行报警，实现质量追溯。

③数控张拉系统在张拉顺序及施加应力速度方面，实现传统张拉系统不能做到的同步同时对称张拉，本工程中数控张拉系统利用计算机控制4台千斤顶，这4台千斤顶能同时、同步进行对称张拉，从而实现“张拉工艺的多顶同步张拉要求，特别是避免出现传统张拉中经常出现的不同步对称张拉对结构造成的扭曲。数控张拉系统能张拉过程得追溯及张拉过程的情景再现，张拉过程根据张拉前张拉程序的设置，张拉过程不受人为和外界环境因素干扰；能够稳定、持续的施加张拉荷载，并且在停顿点稳定张拉力，同时能精确的控制持荷时间，满足预制箱梁预应力施工质量控制要求。

④数控张拉系统在预制箱梁质量控制过程中实现了远程监控功能，方便质量管理，提高管理效率。工程项目各参与方共享于同一个互联网平台，能实时实现信息共享。

数控张拉系统在控制应力、伸长量、数据处理等项目的控制上较人工张拉有较好优势，能有效地推进工地的标准化管理，提高预制箱梁预应力张拉这一关键工序的质量。

[1]GB50666-2011,混凝土结构工程施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[2]向中富.新编桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社,2011.

[3]交通运输部公路局.高速公路施工标准化技术指南[M].北京:人民交通出版社,2012.

[4]黄祥谈.福建省高速公路标准化管理指南[M].北京:人民交通出版社,2010.