铁路现浇箱梁预应力自动张拉技术分析

铁路现浇箱梁预应力自动张拉技术分析

惠小锋

中兰铁路客运专线有限公司甘肃省白银市730900

摘要：预应力现浇混凝土箱梁是桥梁工程最常见的结构形式之一，具有跨度较大、结构承载能力高、梁体完整性好等优势，在我国铁路工程、公路工程建设项目中有广泛的应用。本文就铁路现浇箱梁预应力自动张拉技术进行了分析和探讨。

关键词：铁路；现浇箱梁；预应力；自动张拉技术

一、铁路箱梁预应力张拉系统

1、系统组成与功能

预应力自动张拉系统有机械系统、传感器测量系统、张拉控制系统、数据管理辅助系统等结构，应用穿心轮辐式压力传感器和拉线式位移传感器分别测量张拉力和伸长值，并配备高性能电磁阀控制液压系统作为动力源。该系统由工业级可靠PLC自动控制与数据采集系统进行过程控制与数据管理，此外，其还具有油温控制、智能诊断、安全报警等辅助功能。梁体两端分别设置系统主机柜与副机柜，使用现场总线连接，使用计算机设置张拉预应力，对张拉过程进行全程智能控制（图1）。铁路箱梁预应力自动张拉控制系统能自动进行铁路箱梁预应力张拉、静停、锚固施工，对预应力施工过程进行全程监督，对张拉力及预应力筋伸长值进行精确控制。信息化管理施工结果和各种数据参数自动保存且无法更改，从而确保施工工艺参数及其他数据真实可靠，保证预应力施工设计方案真正落实，便于施工管理工作的开展，提高施工劳动效率。

图1铁路箱梁预应力张拉系统

预应力自动张拉系统主要功能有自动平衡两端梁体，同步张拉，张拉力值实时监测和调整，施工数据自动采集调整，图表分析，数据传出和处理，智能化人机交互及其他辅助功能。

2、机械动力系统

机械动力液压系统由液压泵站和千斤顶两部分组成，液压站是一种独立液压设备，可使用驱动装置对供油方向、压力流量进行控制；千斤顶是常用液压驱动动力设备。液压系统的核心构件主要有高压截止阀、电磁阀和镜像柱塞泵3种，一般工作压力在35MPa以上。

使用超高压截止阀能进一步提高液压系统运行可靠性和耐久性，截止式换向阀性能稳定，对液压系统中常见微小杂质不敏感，能实现张拉加载、稳压、持荷及回顶等操作，并且截止阀有更大的压力储备。

零位状态下静态过载压力能达到最大工作压力的2倍以上，工作过程中油路通断过度为连续过度，进一步提高了压力输出的稳定性。系统使用的径向柱塞泵与传统柱塞泵相比，使用寿命更长，控制压力也更高。

3、传感器测量系统

传感器测量系统由压力传感器、位移传感器及温度传感器等结构组成。其中，压力和位移传感器分别用于测量张拉力值、应力筋伸长值测量；液压传感器和温度传感器属于辅助测量系统，分别用于测量油温和环境温度。系统中各种传感器都受PLC智能模块控制，各传感器的运行参数数据均传输给中央控制器进行综合分析和处理。

二、铁路箱梁预应力自动张拉技术

1、自动张拉系统的组成结构

自动张拉系统主要由四部分组成，主要包括传感器系统、辅助性系统、智能控制系统、机械动力系统等等。此系统是采纳高等度压力传感器直接在张拉力上进行测量，所采纳的是数显位移传感器的测量伸长值，并且运用高性能的液压系统作为其动力加载系统，运用专业的编程控制器便可对控制系统进行管理，并且运用个计算机管理系统对其张拉数据有效进行管理。

2、预应力张拉系统具有的功能

在施工过程中，其具体安装顺序如下：先进行安装锚具，然后进行安装传感器，再进行安装连接板，最后进行控制系统启动工作。在张拉过程中，我们需要以张拉力控制为主要指标，其预应力筋伸长量进行校对。在系统通过传感器过程中，运用传感器将每一个千斤顶的张拉力值的进行有效采集。并且对各数据进行科学判断，从而可以精确的掌握其张拉力和速度加载状况。在该系统与各项技术要求相符合时，便将预应力的张拉全过程实现的自动化。同时也实现了分析图表、查询历史数据、传输存储数据等各项功能。其系统具体的功能如下：

（1）设置参数。我们可输入其不同类型的型号、张拉力具体值、伸长量核对值、编号等等各方面参数，同时也可运用无线通信技术对其不同类型的桥梁的张拉技术设置不同的参数。（2）标定张拉力。可以通过标准测试环或者测力机对系统的张拉力进行检测和标定。（3）张拉同步。我们可以根据所将要输入的工艺参数，一键自动完成控制张拉。在张拉的过程中，我们可以自动控制预应力的两端保持相同的伸长量，这样可以实现调控张拉力，更好的实现张拉同步功能。（4）自动记录测量数据。可以自动测量钢绞线的伸长值以及张拉力的具体值，将数据同步进行显示。（5）存储有效数据。张拉全过程数据可实现自动进行采集数据、存储信息、绘制张拉力、绘制伸长曲线等等，在过程结束之后便可自动进行分析其计算结果，并且有效存储数据。（6）传输数据。其图表数据的显示可以通过无线传输或者移动介质的传输形式，进行系统化的显示。在历史数据查询以及曲线绘制过程中，其导出数据时可运用网络数据进行传输。（7）油液温控。为了进一步提高在夏天或者冬天时，其系统的稳定性和适应性，减少其油温变化以及张拉力系统所带来的影响，系统中自动温控功能，进一步保障张拉力系统的正常工作。（8）诊断在线所存在的故障。具有土作过程以及各部件在服役过程中，可实行在线监测功能，及时进行故障诊断，确保系统土作的有效性和安全性。（9）声光进行报警。其所处于不同张拉阶段可实现声光提示作用，同时在系统出现异常情况或者张拉数据超时，会自动进行报警。（10）恢复断电。在发生断电时，能过对当前的数据进行自动保存，在重启系统后，可实现由断点状态继续进行完成张拉的主要任务。

三、所具备的优势

在调研过程中我们会发现，自动张拉系统的关键作用主要是在于其高温条件下，对稳定工作的机械动力系统来讲，具有高精度、线性良好、较强使用能力三方面的优势。

1、运用电磁阀

对于机械动力系统既要稳定其性能，同时也要保障其使用简单方便，能够在高温条件或者严寒条件下正常运用。当代，油压控制工作主要是通过电液伺服阀来得以实现，但电液伺服阀对精度的要求较高，同时对油路的清洁状况以及阀体的质量有着严格的要求。本文主要通过研究怎样增加其油路的装置情况和运用高压的电磁阀来实现其张拉力值的适用性以及准确性。

2、拉线式位移传感器应用环境

研制出科学合理的传感设备，这就要求安装使用简单、精度较高、线性度较好、耐候性较好、抗干扰能力强等优点。根据系统构造的各方面特点以及有关技术条件的各方面要求，通过对各种传感器进行室内外验证以及性能必选等，可运用拉线式的位移传感线。通常来讲可运用无粘接预应力在竖线之后进行施工土艺工作。

3、自动张拉系统具有的优点

对于自动张拉系统来讲，其核心在于子系统控制。我们以编程控制器为基础条件，在编制预应力混凝土桥梁软硬件控制系统过程中。以控制器为主，可运用在客观环境恶劣，其可靠性和安全性较高的自动控制系统中。对于控制子系统的工作分为两方面，主要包括软件设计和硬件设计两方面。系统软件设计主要包括主程序、子程序、中断程序三部分；系统硬件包括数据采集模块、电气设计和设计抗干扰措施、PLC控制器三部分。此系统很多优点，比如：功能比较完善、性能较强、适应能力较强等等。

4、配置辅助性系统

对于自动张拉系统来讲，需配置安全性较高、功能比较完善的辅助型系统，这样可以保障其工作人员的人身安全和桥梁质量。所需要进行解决液压系统的高温技术应用和安全控制技术，并且还具备对其核心部件进行安全性的防护作用。具体作用如下：（1）在出现异常停电时，可自动进行保存当前数据资料，断点位置可继续进行恢复其断电作用。（2）液压系统中，可具有稳定其智能油液控制系统。（3）从各方面上进行自动监测其千斤顶，进一步避免由油压力过高而导致千斤顶出现回顶现象。（4）保障其检测软件处于运用状态中，并且能够进行智能诊断。（5）当数据超时或者出现异常土作时，可自动进行报警。（6）具有远程控制传输功能和无线数据传输功能。

结束语

近年来，随着我国科学技术的发展，桥梁设计及施工技术取得了很大的进步，但与先进国家相比还存在着一定的差距。目前，预应力箱梁由于其具有较好的经济与社会效益，越来越受到各国建筑界的青睐，得到了广泛的推广应用。

参考文献

[1]王强.后张法预应力混凝土铁路桥槽形简支梁预制施工技术[J].铁道建筑，2017（12）.

[2]吴冲，肖祥淋.铁路预制梁预应力自动张拉系统技术研究[J].铁道建筑，2017（11）.