智能張拉設備在系桿拱橋上的應用

張榕芳

摘要：為了能夠改善施工條件，提高施工精度、質量和可靠性，在中鐵上海局大蘆線項目湖北碼頭橋采用智能張拉設備進行吊桿安裝，總結了一套適用于系桿拱橋的智能張拉施工經驗。

關鍵詞：大蘆線、系桿拱橋、智能張拉、機械設備管理

1、工程概況

大蘆線項目湖北碼頭橋采用計算跨徑123m的下承式系桿拱橋結構，主橋系梁采用鋼-砼組合梁，拱肋采用全焊鋼箱構造，拱軸線為二次拋物線，主拱矢跨比為1/5。全橋共設置14對共28根吊桿。吊桿均與主拱拱腳連線垂直，沿橋軸水平向吊桿中心線間距均為8m，關于橋梁中心對稱布置，擬采用采用智能控制系統代替人工施工操作。

2、設備特點

2.1 智能設備系統控制張拉代替人工施工操作，改善施工條件，提高施工精度、質量和可靠性。

2.2全橋一次性整體張拉，集中化程度高，簡化施工工序、縮短施工工期，節約施工成本。

2.3施工精度高并易于控制，通過全橋所有千斤頂的微調張拉，可實現主梁線形的調整，提高橋梁的施工質量、使用性能和壽命。

2.4施工過程中，全橋所有吊索索力在電腦控制中心準確、同步地顯示，整個施工過程界面化、可視化、過程可控化。

3、適用范圍

本工藝適用于先梁后拱的鋼結構拱橋施工。

4、工藝原理

本工藝是通過系統控制完成，此系統主要由電腦控制中心、油泵從站、智能千斤頂、信號采集和傳輸系統、液壓油路系統組成，是集機、電、液、計算機和控制技術于一體的智能化設備系統。

該系統以吊索張拉力為控制指標，吊索伸長量為輔助控制參數。工作時，由電腦控制中心發出張拉指令，操控每個千斤頂的運行，對所有吊索進行整體“同步”張拉， 同時，還可控制單個或局部千斤頂對局部吊索進行“異步”張拉和調索。

5、工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

吊索安裝→全橋安裝智能千斤頂→由監控單位出具初次張拉應力值→系統聯機調試→第一次整體吊索張拉→吊索錨固→系統卸載停機→橋面系施工完畢→監控單位出具初次張拉應力值→第二次整體吊索張拉→吊索錨固→系統卸載停機→拆除智能千斤頂及相應裝置

5.2 施工工藝流程

5.2.1吊索安裝

1）確認全橋吊索掛設正確，吊索錨固螺母已經擰緊；2）確認全橋當前狀態，排除對正式張拉施工可能存在的安全隱患。

5.2.2千斤頂安裝

1）全橋吊索匹配的智能張拉千斤頂，千斤頂最大張拉力宜為對應吊索的成橋最大索力的1.5～3.0倍；2）每根吊索依次安裝張拉附屬構件，并確認安裝正確；3）每根吊索依次安裝智能張拉千斤頂，并確認安裝正確；4）各千斤頂安裝完成后，設置安全保護繩（索），防止張拉施工過程中意外情況發生。

5.2.3智能張拉和調索系統聯機和調試

1）全橋智能張拉千斤頂和電腦控制中心、油泵從站通過信號和油路系統聯機，確認聯機正確；2）確認施工電源正確，線路和油路布置安全；3）確認設備油量儲備足夠，不會影響正式張拉的施工進程；4）進行系統調試，確認各千斤頂的壓力和伸長量數據信號反饋正常，各千斤頂進油和回油正常，各千斤頂整體聯動正常。

5.2.4預張拉

1）全橋吊索預張拉至成橋索力的10%左右（或根據橋梁具體實際情況另行設定），消除吊索的空間彎曲，保證每根吊索基本處于無應力順直狀態；

2）預張拉一次到位，張拉時間宜為10～15min，張拉完成后，持荷等待30min；

3）預張拉過程中和持荷等待時，確認設備系統運轉正常，并同時注意觀察橋梁狀態，若有異響或突發情況發生，應立即停止預張拉。

5.2.5正式整體分級張拉

1）預張拉順利完成后，才可進行全橋吊索整體分級張拉； 2）根據監控方（如無監控指令，則以設計圖紙為準）下發的第一次張拉指令，確定第一次張拉的索力目標，按各索索力目標的百分比進行整體分級張拉； 3）整體張拉應分為2～4級，一般情況下，宜按各索索力目標的0%→25%→50%→75%→100%分四級進行張拉，對于第一次張拉索力目標值較小或有特殊要求的橋梁，宜按0%→50%→100%分兩級進行張拉；4）整體分級張拉過程中，每級索力張拉完成時間宜為5～10min（根據不同橋梁的實際情況而定），張拉后持荷等待時間應不少于20min；5）張拉過程中，確認各索索力和伸長量整體同步進行，未出現異常情況，并同時注意觀察梁狀態，若有異響或突發情況發生，應立即停止張拉。

5.2.6吊索錨固

1）整體分級張拉完成后，擰緊各吊索的錨固螺母；

2）全橋吊索錨固螺母擰緊后，監控或監理單位應即時對全橋的索力、線形、應力狀態進行復測，確認張拉目標正確實現。若張拉目標未實現，則須檢查原因，并及時再次張拉調整。

5.2.7智能張拉和調索系統卸載停機

1）第一次張拉目標實現后，全橋吊索千斤頂回油退頂； 2）拆除和整理設備系統的信號和油路線管，防止對后續施工造成影響；3）電腦控制中心和油泵從站停機并入庫回收，防止損壞或被盜；4）不拆除張拉千斤頂，如有需要，對個別張拉行程較大的千斤頂進行位置調整，以便后續第二次張拉施工。

5.2.8成橋索力張拉和調索階段

在橋面系及相應工序完成后進行第二次吊索整體張拉，操作過程與控制要點與第一次張拉一致，需要強調以下幾點：

1）整體分級張拉完成后，根據設備系統電腦控制中心各索索力數據，對不滿足設計索力的吊索進行整體或局部（單根）調索； 2）調索張拉完成后，持荷等待不少于30min，繼續觀測全橋吊索索力狀態，確保全橋吊索最終索力滿足設計要求。

5.2.9拆除全橋張拉附屬裝置和智能千斤頂

依次拆除各吊索的智能千斤頂和張拉附屬裝置，完成吊索張拉和調索施工。

6、結束語

綜上所述，智能張拉設備在系桿拱橋吊桿張拉上有較大優勢，解決了人員主管錯誤，全程電腦智能操控，對橋梁的施工質量有較大的提升，也將是橋梁施工今后的發展趨勢。

（作者單位：中鐵上海工程局集團第二工程有限公司）