淺談數控張拉系統在預制箱梁施工中的應用及優越性分析

張 正 （中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 合肥 230041）

0 前 言

常規的預制箱梁張拉都是采用用人工控制液壓油頂操作閥的方式，梁體兩端操作人員通過步話機聯系，相互報告張力值、伸長值，其精度控制難度大，另外采用該方法張拉過程中，需要增加停頓次數，其數據記錄、其報表處理工作量大、時間長。而采用數控張拉設備能在箱梁預應力張拉過程中實現了預應力施加過程的精確控制，而且能夠自動采集張拉的預應力數據，同時在張拉前輸入張拉方式(分段張拉或分級張拉)，自動采集鋼絞線的伸長量，進行伸長量與預應力的校核，自動記錄張拉時間、斷絲及處理情況等；再利用無線網絡進行張拉數據遠程傳輸，在條件允許的情況下還可以將施工現場將采集的數據按照設計的表格形式打印出來，施工、監理可以在現場對文件進行簽字，并同時將這些數值上傳至數據監控中心，從而確保張拉質量和記錄的準確和真實性，實現遠程監控功能，方便質量管理，提高管理效率，在保證預制箱梁預應力施工質量控制的同時，也大大提高了生產力水平，節約了大量的人力，為工程創效提供重要作用。

1 智能張拉系統的結構及操作步驟

1.1 數控張拉系統的結構

結合本工程采用的ZZJN-50型應力智能張拉控制設備，該設備主要由2臺千斤頂、2臺液壓泵站、2組壓力傳感器、2個位移采集傳感器、變頻器、PLC控制器、電腦操作主機、無線數據傳輸設備等組成，做到2臺千斤頂同步同時工作，形成平衡、對稱的張拉。在電腦主機上提前設置張拉方式，通過電腦操作實現張拉過程的遠程控制，同時在每臺千斤頂上安裝傳感器進行位移數據采集，將校核張拉伸長數值的變化，對張拉數據實時數據采集及超過偏差（±6%）報警，張拉數據的記錄、通過無線數據實現遠程監控，提高項目部的信息化管理水平。

數控張拉系統示意圖如下。

系統張拉力的精度控制達到0.5%，千斤頂頂端設置的位移傳感器引線進行伸長值的測量，精度高，工人安、拆千斤頂與傳統張拉基本相同，同時電腦操作系統可以自動進行伸長值的測量和張拉數據記錄工作。數控張拉系統很好的利用了計算機控制、無線數據傳輸、數據監控分析等技術。

數控張拉系統將預制箱梁的預應力梁張拉、數據傳輸及管理、張拉過程的監控、梁場存梁信息化管理等工作進行信息化管理，從而實現預制箱梁張拉施工現場到建設工程項目信息管理系統的實時數據信息共享，提高預制箱梁預應力張拉的現代化管理水平。

1.2 智能張拉系統操作步驟

1.2.1 油管及傳感器的連接

①千斤頂連接油管

把液壓泵預留的油管與千斤頂連接，連接時油管的接頭密封圈必須使用銅密封圈，千斤頂油缸進油口接液壓站出油口，回油口接液壓站回油口，緊固接頭后檢查無液壓油滲漏完成連接。連接好后，一般情況下不準拆卸，避免沙石進入泵站損壞泵體。

②傳感器連接

千斤頂上帶有采集位移數據的傳感器，在安裝好千斤頂油管后，將千斤頂兩側的采集位移數據的傳感器連接至數控張拉系統控制箱。

③電源配置

采用380/220三相四線制供電，需使用四芯動力電纜連接至附近配電箱，零線必須連接正確，否則控制箱燒毀，接線正確后，閉合電源閘刀。

1.2.2 安裝千斤頂

按照施工設計規范要求將工作錨、千斤頂、工具錨安裝就位。

1.2.3 啟動液壓站

①確認主控側千斤頂安裝就緒后，按下主控制箱面板“油泵供電”按鈕啟動液壓站。

②確認分控側千斤頂及安裝就緒后，按下分控制箱“油泵供電”按鈕后，將啟動分控液壓泵，檢查液壓站工作是否正常以及各部件連接是否可靠后，方可進入數控張拉系統。

2 張拉過程控制

開啟控制主機（便攜式計算機）電源，進入系統后啟動數控張拉控制程序，輸入工程單位名稱及其他相應張拉參數后，進入張拉界面。系統將根據編輯好的分階段施加拉力進行自動張拉，并及時采集數據，在計算機控制桌面上顯現兩孔預應力鋼束的應力與伸長量、應力與時間的二維圖象（下圖），并根據實時采取的數據即使進行數據處理方便現場控制人員進行張拉過程進行雙控。

通過數控張拉，可以使張拉過程再現，張拉加載力、伸長量、誤差值、停頓點、持荷時間等張拉要素真實記錄，一覽無余，永久追溯。

在自動張拉過程中，如果出現張拉異常情況，可以采用手動退頂及計算機控制系統中停止張拉程序兩種方法停止張拉，待查名原因后，可恢復張拉。

同時通過計算機的配置的無線網絡及時將數據上傳至工程管理中心，方便項目參與各方及時獲取工程數據，提高工程的信息化管理，控制預制箱梁的質量。

3 采用數控張拉優越性分析

本文結合數控張拉系統在西咸高速試驗段二標段梁場施工中的應用，總結出數控張拉系統與傳統的預應力張拉之間的不同，展現出數控張拉的優越性。本文通過以下幾方面的比較，展現出數控張拉在預制量施工中的優越性。

①張拉力和伸長量這兩個預應力施工中的兩個雙控指標，精度方面較傳統的張拉有較大的提高（張拉力精確到0.01kN、伸長量0.01mm），質量能夠得到更好的保證。

②張拉力荷載的施加及補償張力方面能夠做到穩定勻速，對預制箱梁質量有利。

③張拉方式出現改變，數控張拉實現了傳統張拉不能做到的多頂、對稱、同步、同時張拉。

④在傳統的張拉過程中對回縮量無法進行準確的測量，規范要求4mm（夾片式），數控張拉系統可采用位移傳感器準確測量。

⑤傳統的數控張拉采用記錄人工報數記錄，計算后校核數據，速度慢且容易出現錯誤；數控張拉可實現自動記錄，實時校核數據，并能真實再現張拉過程。

⑥采用數控張拉系統節約了人力資源（傳統的需要8人，本工程采用數控張拉需要3人），同時數控張拉操作人員遠離張拉危險區域，人身安全有保證。

4 數控張拉數據分析評價及評價

①通過對張拉數據成果表以及張拉過程曲線圖分析，數控張拉系統在應力控制方面能精確的將控制應力誤差控制在-1%～1%之間，能有效控制預應力施加不準確而導致出現的橋梁下撓、開裂等事故，從而保證橋梁結構安全，達到橋梁設計的壽命，減輕后期的橋梁養護費用。張拉力控制作為施工中的主控項目，與傳統張拉相比有較好的質量控制。

②數控張拉系統在伸長量控制方面，系統配置數據采集傳感器實時對鋼絞線延伸量數據傳輸到計算機，對張拉延伸量能實時計算校核，伸長量精確達到0.01mm，當伸長量數據偏差超過理論伸長量的±6%范圍時，系統將進行報警，實現質量追溯。

③數控張拉系統在張拉順序及施加應力速度方面，實現傳統張拉系統不能做到的同步同時對稱張拉，本工程中數控張拉系統利用計算機控制4臺千斤頂，這4臺千斤頂能同時、同步進行對稱張拉，從而實現“張拉工藝的多頂同步張拉要求，特別是避免出現傳統張拉中經常出現的不同步對稱張拉對結構造成的扭曲。數控張拉系統能張拉過程得追溯及張拉過程的情景再現，張拉過程根據張拉前張拉程序的設置，張拉過程不受人為和外界環境因素干擾；能夠穩定、持續的施加張拉荷載，并且在停頓點穩定張拉力，同時能精確的控制持荷時間，滿足預制箱梁預應力施工質量控制要求。

④數控張拉系統在預制箱梁質量控制過程中實現了遠程監控功能，方便質量管理，提高管理效率。工程項目各參與方共享于同一個互聯網平臺，能實時實現信息共享。

數控張拉系統在控制應力、伸長量、數據處理等項目的控制上較人工張拉有較好優勢，能有效地推進工地的標準化管理，提高預制箱梁預應力張拉這一關鍵工序的質量。

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