智能张拉设备在系杆拱桥上的应用

张榕芳

摘要：为了能够改善施工条件，提高施工精度、质量和可靠性，在中铁上海局大芦线项目湖北码头桥采用智能张拉设备进行吊杆安装，总结了一套适用于系杆拱桥的智能张拉施工经验。

关键词：大芦线、系杆拱桥、智能张拉、机械设备管理

1、工程概况

大芦线项目湖北码头桥采用计算跨径123m的下承式系杆拱桥结构，主桥系梁采用钢-砼组合梁，拱肋采用全焊钢箱构造，拱轴线为二次抛物线，主拱矢跨比为1/5。全桥共设置14对共28根吊杆。吊杆均与主拱拱脚连线垂直，沿桥轴水平向吊杆中心线间距均为8m，关于桥梁中心对称布置，拟采用采用智能控制系统代替人工施工操作。

2、设备特点

2.1 智能设备系统控制张拉代替人工施工操作，改善施工条件，提高施工精度、质量和可靠性。

2.2全桥一次性整体张拉，集中化程度高，简化施工工序、缩短施工工期，节约施工成本。

2.3施工精度高并易于控制，通过全桥所有千斤顶的微调张拉，可实现主梁线形的调整，提高桥梁的施工质量、使用性能和寿命。

2.4施工过程中，全桥所有吊索索力在电脑控制中心准确、同步地显示，整个施工过程界面化、可视化、过程可控化。

3、适用范围

本工艺适用于先梁后拱的钢结构拱桥施工。

4、工艺原理

本工艺是通过系统控制完成，此系统主要由电脑控制中心、油泵从站、智能千斤顶、信号采集和传输系统、液压油路系统组成，是集机、电、液、计算机和控制技术于一体的智能化设备系统。

该系统以吊索张拉力为控制指标，吊索伸长量为辅助控制参数。工作时，由电脑控制中心发出张拉指令，操控每个千斤顶的运行，对所有吊索进行整体“同步”张拉， 同时，还可控制单个或局部千斤顶对局部吊索进行“异步”张拉和调索。

5、工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

吊索安装→全桥安装智能千斤顶→由监控单位出具初次张拉应力值→系统联机调试→第一次整体吊索张拉→吊索锚固→系统卸载停机→桥面系施工完毕→监控单位出具初次张拉应力值→第二次整体吊索张拉→吊索锚固→系统卸载停机→拆除智能千斤顶及相应装置

5.2 施工工艺流程

5.2.1吊索安装

1）确认全桥吊索挂设正确，吊索锚固螺母已经拧紧；2）确认全桥当前状态，排除对正式张拉施工可能存在的安全隐患。

5.2.2千斤顶安装

1）全桥吊索匹配的智能张拉千斤顶，千斤顶最大张拉力宜为对应吊索的成桥最大索力的1.5～3.0倍；2）每根吊索依次安装张拉附属构件，并确认安装正确；3）每根吊索依次安裝智能张拉千斤顶，并确认安装正确；4）各千斤顶安装完成后，设置安全保护绳（索），防止张拉施工过程中意外情况发生。

5.2.3智能张拉和调索系统联机和调试

1）全桥智能张拉千斤顶和电脑控制中心、油泵从站通过信号和油路系统联机，确认联机正确；2）确认施工电源正确，线路和油路布置安全；3）确认设备油量储备足够，不会影响正式张拉的施工进程；4）进行系统调试，确认各千斤顶的压力和伸长量数据信号反馈正常，各千斤顶进油和回油正常，各千斤顶整体联动正常。

5.2.4预张拉

1）全桥吊索预张拉至成桥索力的10%左右（或根据桥梁具体实际情况另行设定），消除吊索的空间弯曲，保证每根吊索基本处于无应力顺直状态；

2）预张拉一次到位，张拉时间宜为10～15min，张拉完成后，持荷等待30min；

3）预张拉过程中和持荷等待时，确认设备系统运转正常，并同时注意观察桥梁状态，若有异响或突发情况发生，应立即停止预张拉。

5.2.5正式整体分级张拉

1）预张拉顺利完成后，才可进行全桥吊索整体分级张拉； 2）根据监控方（如无监控指令，则以设计图纸为准）下发的第一次张拉指令，确定第一次张拉的索力目标，按各索索力目标的百分比进行整体分级张拉； 3）整体张拉应分为2～4级，一般情况下，宜按各索索力目标的0%→25%→50%→75%→100%分四级进行张拉，对于第一次张拉索力目标值较小或有特殊要求的桥梁，宜按0%→50%→100%分两级进行张拉；4）整体分级张拉过程中，每级索力张拉完成时间宜为5～10min（根据不同桥梁的实际情况而定），张拉后持荷等待时间应不少于20min；5）张拉过程中，确认各索索力和伸长量整体同步进行，未出现异常情况，并同时注意观察梁状态，若有异响或突发情况发生，应立即停止张拉。

5.2.6吊索锚固

1）整体分级张拉完成后，拧紧各吊索的锚固螺母；

2）全桥吊索锚固螺母拧紧后，监控或监理单位应即时对全桥的索力、线形、应力状态进行复测，确认张拉目标正确实现。若张拉目标未实现，则须检查原因，并及时再次张拉调整。

5.2.7智能张拉和调索系统卸载停机

1）第一次张拉目标实现后，全桥吊索千斤顶回油退顶； 2）拆除和整理设备系统的信号和油路线管，防止对后续施工造成影响；3）电脑控制中心和油泵从站停机并入库回收，防止损坏或被盗；4）不拆除张拉千斤顶，如有需要，对个别张拉行程较大的千斤顶进行位置调整，以便后续第二次张拉施工。

5.2.8成桥索力张拉和调索阶段

在桥面系及相应工序完成后进行第二次吊索整体张拉，操作过程与控制要点与第一次张拉一致，需要强调以下几点：

1）整体分级张拉完成后，根据设备系统电脑控制中心各索索力数据，对不满足设计索力的吊索进行整体或局部（单根）调索； 2）调索张拉完成后，持荷等待不少于30min，继续观测全桥吊索索力状态，确保全桥吊索最终索力满足设计要求。

5.2.9拆除全桥张拉附属装置和智能千斤顶

依次拆除各吊索的智能千斤顶和张拉附属装置，完成吊索张拉和调索施工。

6、结束语

综上所述，智能张拉设备在系杆拱桥吊杆张拉上有较大优势，解决了人员主管错误，全程电脑智能操控，对桥梁的施工质量有较大的提升，也将是桥梁施工今后的发展趋势。

（作者单位：中铁上海工程局集团第二工程有限公司）