新型前卡式千斤頂張拉工藝及經(jīng)濟(jì)成本分析

桂斯學(xué) 李陸平

在后張法預(yù)制梁結(jié)構(gòu)中,鋼絞線張拉是最關(guān)鍵的工序,采用的張拉機(jī)具一般是液壓千斤頂。本文將通過(guò)某工程實(shí)例,介紹一種新型的前卡式張拉千斤頂工作特點(diǎn)、工作原理以及張拉操作工藝,并與普通張拉千斤頂進(jìn)行成本分析和經(jīng)濟(jì)比較。最后得出,對(duì)于大批量、小跨徑預(yù)制簡(jiǎn)支梁,使用前卡式千斤頂張拉具有較大的經(jīng)濟(jì)效益,在類似工程中值得借鑒和推廣。

1 工程背景

某工程位于武漢市東西湖區(qū),該梁場(chǎng)共需預(yù)制后張法簡(jiǎn)支T梁3 500片。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,跨度為32 m的T梁每根鋼絞線工作長(zhǎng)度平均為32.4 m,單片T梁N1,N2采用11-7Φ 5鋼絞線,N3～N7采用9-7Φ 5鋼絞線,一片 T梁共計(jì)89根鋼絞線。

對(duì)于張拉機(jī)具的選擇,有以下兩種方案:

第一種方案是選用普通穿心式千斤頂,該類型的千斤頂普遍使用,操作方便,但由于工具錨位于千斤頂后端[1],梁端需要預(yù)留的鋼絞線長(zhǎng)度較大,如使用沈陽(yáng)四平建筑機(jī)械廠公司生產(chǎn)的YCW3000型張拉千斤頂,根據(jù)廠家提供的技術(shù)參數(shù),每端預(yù)留長(zhǎng)度平均為74 cm。

第二種方案是采用新型前卡式千斤頂,該類型的千斤頂操作相對(duì)復(fù)雜,但梁端需要預(yù)留的鋼絞線長(zhǎng)度較小,如使用安徽合肥巨力預(yù)應(yīng)力工程有限公司生產(chǎn)的YCQ3000-200型前卡式千斤頂,每端預(yù)留長(zhǎng)度平均為38 cm。

考慮到T梁預(yù)制數(shù)量很大,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析比較后,決定采用第二種方案即新型前卡式千斤頂。

2 千斤頂特點(diǎn)及工作原理

前卡式千斤頂是由單頂(如柳州市建橋預(yù)應(yīng)力機(jī)械廠生產(chǎn)的YDC250Q型單作用頂)衍變而來(lái),它是將工具錨內(nèi)置,使之與限位板之間距離較近,與普通千斤頂相比,大大縮短了工具錨與限位板之間的距離,從而節(jié)省了鋼絞線。另外,該類千斤頂還可在張拉空間狹窄,普通穿心式千斤頂無(wú)法安裝就位的情況下使用[2]。

該千斤頂采用“活塞靜止,缸體活動(dòng)”的結(jié)構(gòu)形式,具有連續(xù)跟進(jìn)、重復(fù)張拉的性能。張拉過(guò)程中,千斤頂活塞和加長(zhǎng)套組成不動(dòng)體,外缸套、穿心套和工具錨構(gòu)成運(yùn)動(dòng)體,當(dāng)運(yùn)動(dòng)體相對(duì)不動(dòng)體向外移動(dòng)時(shí),工具錨、工具夾片夾持鋼絞線進(jìn)行張拉。在達(dá)到所需的預(yù)應(yīng)力值時(shí),運(yùn)動(dòng)體復(fù)位,工作夾片、工作錨自動(dòng)錨固,此時(shí)工具夾片不再受外力作用,在鋼絞線的定力作用下,隨同鋼絞線向外移動(dòng),完成張拉過(guò)程。其構(gòu)造原理見(jiàn)圖1。

3 張拉操作工藝

3.1 安裝千斤頂

1)將千斤頂提起,沿預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過(guò),前端頂在加長(zhǎng)套上;

2)安裝工具夾片,并把工具夾片敲緊,同時(shí)檢查限位板、加長(zhǎng)套、千斤頂?shù)仁欠袢氩?中心線是否在一條直線上,如不在應(yīng)重新調(diào)整。重新調(diào)整后應(yīng)再次檢查工具夾片有無(wú)松動(dòng)。

3.2 張拉操作過(guò)程

1)將回油端的閥門全部打開(kāi),關(guān)閉進(jìn)油端的回油閥,此時(shí)啟動(dòng)油泵電機(jī),慢慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)油閥門,向張拉油缸進(jìn)油;2)缸套移動(dòng)時(shí),帶著工具錨移動(dòng),同時(shí)工具夾片夾緊鋼絞線;3)根據(jù)張拉控制應(yīng)力σk,張拉千斤頂油表與張拉力的線性回歸方程,一般按以下工藝進(jìn)行張拉:0→0.1σk(作伸長(zhǎng)量標(biāo)記)→σk(靜停 2 min)→補(bǔ)拉σk(測(cè)伸長(zhǎng)量)→錨固;4)張拉時(shí)當(dāng)鋼絞線的初始應(yīng)力達(dá)0.1σk時(shí)停止供油。檢查夾片情況完好后,畫(huà)線作標(biāo)記。向千斤頂油缸充油并對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉。張拉值的大小以油壓表的讀數(shù)為主,以預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長(zhǎng)值加以校核,實(shí)際張拉伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值應(yīng)控制在±6%范圍內(nèi),每端錨具回縮量應(yīng)控制在6 mm以內(nèi)。工具夾片的回縮值應(yīng)用200 mm帶測(cè)深度的游標(biāo)卡尺測(cè)量;5)油壓達(dá)到張拉噸位后關(guān)閉主油缸油路,并保持2 min,測(cè)量鋼絞線伸長(zhǎng)量加以校核。

3.3 滑絲、斷絲具體處理方法

在張拉過(guò)程中,如遇工作夾片滑絲,千斤頂上工具夾片無(wú)法打開(kāi),導(dǎo)致千斤頂回油后仍無(wú)法取下來(lái)時(shí),應(yīng)采取以下步驟進(jìn)行處理:1)在滑絲的另外一端用單孔連接器將鋼絞線接長(zhǎng)至露出千斤頂端面30 cm左右;2)用一塊尺寸為450 mm×60 mm×40 mm且中心鉆有直徑20 mm孔的鋼板,使鋼絞線穿過(guò)鋼板中心孔;3)用單根張拉的25 t千斤頂對(duì)該鋼絞線進(jìn)行張拉放張,隨著活塞的伸長(zhǎng),工具夾片逐漸從工具錨孔內(nèi)隨鋼絞線向外移動(dòng);4)此時(shí)用鋼絞線料頭中鋼絲做的鉤子慢慢的將工具夾片鉤出工具錨孔外;5)緩慢的將25 t頂回油,放松鋼絞線;更換滑絲的工作夾片重新張拉;6)如工具夾片滑絲而工作夾片沒(méi)有,回油后更換新的工具夾片進(jìn)行補(bǔ)張或全部放張后再重新張拉。

4 成本分析與經(jīng)濟(jì)比較

4.1 購(gòu)置攤銷費(fèi)

購(gòu)買6臺(tái)YCW3000型普通張拉千斤頂,市場(chǎng)價(jià)每臺(tái)1.0萬(wàn)元(不含油泵等配套設(shè)備),假設(shè)新購(gòu)設(shè)備按70%攤銷計(jì)入成本,則每片T梁張拉千斤頂攤銷成本:E1=10 000×6×0.7/3 500=12元。購(gòu)買6臺(tái)YCQ3000新型前卡式千斤頂,市場(chǎng)價(jià)每臺(tái)3.5萬(wàn)元(不含油泵等配套設(shè)備),同樣按70%攤銷計(jì)入成本,則每片T梁張拉千斤頂攤銷成本:E1′=35 000×6×0.7/3 500=42元。

4.2 人工費(fèi)

由于新夾式千斤頂工具錨內(nèi)置,給工具錨安裝拆卸、千斤頂對(duì)位、工具夾片安裝等帶來(lái)一些不便,也使相應(yīng)的人工費(fèi)增加,具體比較如下:使用普通張拉千斤頂,平均每片T梁需要4個(gè)工人操作,每片 T梁耗時(shí)2.0 h(其中初張拉 0.5 h,終張拉1.5 h),每片T梁張拉人工費(fèi):E2=4×(2.0÷8)×80=80元。使用前卡式張拉千斤頂,平均每片 T梁需要6個(gè)工人操作,每片 T梁耗時(shí)3.0 h(其中初張拉1.0 h,終張拉2.0h),每片T梁張拉人工費(fèi):E2′=6×(3.0÷8)×80=180元。

4.3 材料費(fèi)

以32 m T梁(曲線中梁)為例,如采用普通張拉千斤頂時(shí),每端預(yù)留長(zhǎng)度74 cm,每片 T梁需要鋼絞線89×(32.4+0.74×2)m×1.1 kg/m=3 317 kg,按鋼絞線市場(chǎng)價(jià)6 300元/t計(jì),則需要材料費(fèi) E3=3 317×6 300÷1 000=20 897元。

采取新夾式千斤頂時(shí),每端預(yù)留長(zhǎng)度僅為38 cm,每片T梁需要鋼絞線89×(32.4+0.38×2)m×1.1 kg/m=3 246 kg,按鋼絞線市場(chǎng)價(jià) 6 300元/t計(jì),則需要材料費(fèi) E3′=3 246×6 300÷1 000=20 450元。

4.4 經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)上述數(shù)據(jù),不考慮使用兩種類型的張拉機(jī)具相同的材料、機(jī)械設(shè)備(如錨具、龍門吊機(jī)等),T梁張拉成本分析見(jiàn)表1。

從表1可知,使用新型前卡式千斤頂比普通千斤頂平均每片T梁節(jié)約317元,東西湖梁場(chǎng)3 500片T梁預(yù)計(jì)可節(jié)約110.95萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

5 主要結(jié)論及建議

1)在推行精細(xì)化管理和技術(shù)創(chuàng)新的形勢(shì)下,對(duì)于預(yù)制梁工程,應(yīng)對(duì)張拉機(jī)具進(jìn)行方案比選,以便最大程度地降低工程造價(jià)。2)對(duì)于大批量(一般大于400片)、小跨度(35 m以內(nèi))的預(yù)制梁,使用新型前卡式千斤頂設(shè)備,可以節(jié)省大量的鋼絞線(以32 m T梁為例,使用普通張拉千斤頂預(yù)留長(zhǎng)度占工作長(zhǎng)度的4.57%,而使用新型式新夾式千斤頂預(yù)留長(zhǎng)度僅占工作長(zhǎng)度的2.34%,節(jié)約百分比為2.23%),為工程項(xiàng)目節(jié)省大量的資金,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,值得推廣應(yīng)用。3)由于新型前卡式千斤頂工具錨內(nèi)置,在張拉錨固過(guò)程中如遇到滑絲、斷絲現(xiàn)象時(shí),處理起來(lái)比較費(fèi)事。因此,在預(yù)應(yīng)力張拉前和張拉過(guò)程中,應(yīng)采取多種預(yù)防措施,盡量避免產(chǎn)生滑絲、斷絲現(xiàn)象。4)新型前卡式千斤頂?shù)牟蛔阒幨菑埨鞍惭b對(duì)位,以及工具錨和夾片安裝等操作不太方便,故建議研發(fā)人員在設(shè)備上予以繼續(xù)改進(jìn)和完善。

[1] 朱新實(shí),劉效堯.預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備[M].第2版.北京:人民交通出版社,2004.

[2] 劉運(yùn)發(fā),周自林.后張法預(yù)應(yīng)力施工花園大道花園溝橋現(xiàn)澆箱梁施工工藝控制[J].公路工程與運(yùn)輸,2008(7):32.

[3] 彭華春.鋼絞線滑絲原因及處理探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005(11):27-28.