常 宽

（中交二公局铁路建设有限公司，陕西西安 710018）

国内铁路桥梁建筑工程中，对桥梁的使用性能进行评价分析时，基本均利用静载弯曲试验确定。静载试验智能化自控系统可以有效地实现自动化评估规范要求的加载试验全过程，实现静载试验的自动化管理与信息化管理，且系统操作性不强、整体结构组成简单、安全性较高。

1 工程概况

以固安南制梁场建设项目为研究对象，预制梁场位于施工现场DK90+100处，场地刚好垂直于沿线主路。预制梁场占地面积为158 746 m2，项目双线箱梁总重900 t，共354榀，单线箱梁总重450 t，共190榀。

箱梁的总重为900 t，跨径长度设计为32 m，箱梁的长度为32.6 m；主梁两侧的悬臂长度为2.95 m，横桥方向的支座中心间距为4.5 m。

2 智能化静载试验系统应用

2.1 准备工作

（1）应在预应力张拉作业结束30 d后进行静载试验。

（2）梁体两侧的支座高度差异应保持为10 mm内，同一个支座部位两侧或相同方向的两个支座高度差控制为2 mm，箱梁四个支点的平整度差异控制为2 mm内。

（3）试验梁被移动至静载试验台座上后，标记梁体的中间线，将其作为加载的中心线，每一个加载点均应该设置垫层或放置钢垫板。

（4）静载试验支座的中间线与梁体的跨度线应保持在同一个水平线上，梁体放置在指定部位后拆除连接板。

（5）反力架应具备较强的刚度与强度，反力的反作用力不得低于试验荷载最大值的1.5～2.0倍。

（6）配备6个百分表与6个支架。

（7）螺纹钢拉杆的长度必须满足实际施工需求，螺母安装完成后，螺母的外露长度不得超过100 mm。

（8）施工现场应准备不低于25 t的吊车、不低于2 t的叉车，便于现场施工。

（9）施工现场配备攀爬扶梯，确保施工过程中施工人员进出的安全性，便于物资运输。

（10）配备三相交流电发电机。

（11）配备至少10 M的宽带接口。

（12）设置防风、防倾覆支护体系。

2.2 设备安装

（1）机械千斤顶。

①梁体顶部各个加载点应使用细砂设置垫层，每加载一个加载点均应设置垫层，垫层铺设完成后使用水平尺调节。

②利用吊车装置千斤顶，确保安装千斤顶的过程不会影响垫层的平整度。

③千斤顶的中心点部位应与加载点位置保持吻合，误差不超过10 mm。

④利用吊车将控制柜与变频柜调运至试验梁侧面，沿试验台座安放。

⑤千斤顶与马达保持同一个方向。

（2）反力架。

①对静载试验台架机进行检查，保证上横梁、下横梁相互平行，试验台架的部位符合设计要求。

②千斤顶的中心点与横梁中心线的偏差不超过10 mm。

③千斤顶升降最顶面与反力架的横梁下方应使用钢板或锚固垫进行填充，缝隙不超过10 mm。

④螺纹钢应与梁体底面相互垂直。

⑤螺母安装完成后，外露部分长度不超过100 mm，螺母与梁体底部必须连接牢固。

⑥对螺纹钢进行逐一检查，有螺母出现松动时，应进行加固处理。

（3）挠度测量光栅位移计。

①使用光栅位移计、百分表检测支座的支点沉降量。

②使用量程为50 mm的光栅位移计、百分表检测梁体的位移量。

③检测设备的金属杆应始终保持垂直状态，触头部位应预留一定压缩量。在检测初始阶段，触头部分不可以处于悬空状态。

④在特殊情况下，施工人员可以将玻璃片粘贴在光栅位移计的触头上，有效提高检测结果的精准性。

（4）裂缝检测设备。

①图像识别裂缝检测仪借助真空吸盘完成图像的识别，真空吸盘直接吸附在梁体下方，摄像机启动后，可以对梁体表面进行识别。

②振弦应变裂缝检测仪利用振弦传感器进行识别，应设置在梁体底部，必须连接牢固。

（5）电气连线。

智能化自控系统中的电气连线至关重要，各个接口必须相互对应，否则无法与对应的传感器传输数据。

①静载试验过程中，控制柜应设置在梁翼缘板的跨中部位，变频柜应装置在试验梁上部。

②配电箱中的交流电可以直接与分控柜连接。

③分控柜中380 V开关应分离出220 V插头，利用主控制柜中的稳定压力系统为计算机以及检测设备提供电源。

④将主控柜与分控规的电缆进行连接。

⑤使用分控柜的380 V交流电为变频柜提供电压。

⑥变频柜通过航空插头为千斤顶电机供电。

2.3 应用流程

智能化自控系统工作流程如图1所示。

图1 智能化自控系统工作流程

（1）正式试验前，操作人员应将主控软件打开，从平台下载试验技术参数，保存于计算机内，通过技术参数核对，保证下一步工序的合理性。

（2）试验加载前，应严格按照说明书对系统进行调试，对系统的各个模块进行检查。

（3）各项准备工作完成后，试验人员应点击“开始”按钮，控制系统自动运行，检测人员应持续关注千斤顶的运行状态、传感器的荷载波动以及振弦应变裂缝仪器数据收集状况。单项检测指标检测不合格时，立即点击“暂停”按钮，对系统进行全面检查，发现问题采取合理措施，处理完成后点击“继续”按钮，继续进行试验。

（4）试验过程中，主控程序运行单个操作会自动接收荷载数值、位移量、挠度比例、跨中弯矩等数据，显示在控制系统的屏幕上。传感器会将实时检测到的数据传输给控制系统，自动化控制系统自动判断检测结果是否合格。

2.4 注意事项

（1）试验时，试验人员应持续观察千斤顶的伸长量。

（2）第一次加载循环完成后，试验人员应检查螺纹钢的牢固性，发现松动时，立即进行加固处理。

（3）试验人员应定期检查千斤顶部位传感器性能，保证最终检测结果精准度与实际情况不会产生较大偏差。

（4）安装试验梁上部的千斤顶时，千斤顶下部设置的垫层厚度须合理，不宜过厚。

（5）千斤顶安装完成后会与横梁之间产生一定空隙，可以使用小钢板填充空隙。

3 结果与分析

3.1 试验结果输出

试验结束后，智能化自控系统自动将试验数据保存，生成“静载试验报告”，显示在试验系统中。

智能化自控系统输出的“静载试验报告”的具体内容、格式应符合《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》（TB/T 2092—2003）的相关要求。静载试验报告主要包括时间记录表、加载记录表、挠度记录表等[1]。

3.2 对比传统试验方法

将传统试验方法与智能化自控系统试验方法的检测结果进行对比分析，发现智能化自控系统试验结果的精准度明显高于传统化试验方法的检测结果，差异较大，智能化自控系统试验方法的优势更为显著。

（1）传统试验方法。

每一个油泵应配备2个专人负责，10个加载点需要配备20人，百分表记录人员应配备6人，指挥、计时、记录各配备1人，其他流程及工位需要配备总计6人。使用传统性试验方法需要配备35人。实际试验过程中，人员读数存在一定时间偏差，人员反应速度不同可能导致检测结果精准度与实际情况存在较大偏差。传统性试验的结果需要人工统计，无法上传至远程计算机中。

（2）智能化自控系统试验方法。

现代化的试验方法可以有效降低人工输出，只需要配备3人。每个组件基本均会装置传感器，检测到数据时，传感器自动将检测结果发送给控制系统。检测结果自动上传至系统，生产试验报告。

4 结语

现代化预制梁场信息管理的核心重点是信息集成，智能化自控系统是信息化数据收集的终端设备，对预制梁场的信息化管理具有重要影响。将智能化自控系统应用在预制梁场的静载试验活动中，可以有效规避人为因素影响，提高试验结果的精准度，在一定限度上降低试验成本。