徐道瑞XU Dao-rui

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710000）

（The 1st Engineering Co.，Ltd.of China Railway 12th Bureau Group，Xi'an 710000，China）

0 引言

在我国，对于建设的客运专线来说，通常情况下都是采用无砟轨道结构形式。无砟轨道与传统的有砟轨道相比，无论是轨道的稳定性，还是平顺性，都有大大提高。所以，在施工过程中，轨道需要建立在坚实、稳定、不变形或变形有限的基础上。在对桥梁进行施工的过程中，对桥梁的工后沉降和徐变上拱等通常情况下需要进行准确的控制，通过对预应力进行准确施加，进而控制桥梁徐变上拱。“预应力对于预制梁来说就是其生命”，准确施加预应力是确保桥梁的结构安全的关键。

通常情况下，张拉单元由一泵站和一千斤顶组成，四个这样的单元实现对每孔箱梁的张拉，上述这些共同构成传统的后张法箱梁预应力张拉设备。在进行张拉的过程中，工人通过压力表和钢尺在对张拉力和张拉的伸长值进行相应的控制。人为因素一方面影响着张拉过程，另一方面影响着测量过程，无论是张拉过程，还是测量过程，其操作都比较复杂，并且难以控制测量精度，尤其是四个单元独立运行，进而增加了同步张拉的控制难度，难以保证张拉的质量。借助箱梁预应力张拉自动控制系统在一定程度上确保了桥梁结构的安全性，对桥梁徐变上拱实现了准确控制，进而在梁场得到成功的应用。

1 系统构成及原理

通常情况下，通过2 个电控柜构成一套箱梁预应力张拉自动控制系统。其中一台为主控柜，一台为从控柜，并且这两个2 个电控柜分别控制着2 台液压泵站、2 台千斤顶。将两套控制柜通过有线信号进行连接，并且分别设置在梁的两端，实现对四套千斤顶进行同步自动张拉，具体布置如图1 所示。液压泵站的阀组与传统张拉设备相比，其特点是通过电磁式高压比例阀和溢流阀进行相应的处理，同时将高精度压力传感器和分别设置在阀组出口处和加装在千斤顶缸体的外侧，测量油缸的伸长量。工业显示屏、信号采集模块、变频器、无线传输接收模块、数据分析处理模块、微电脑运动控制器、存储模块共同组成电控柜。对于控制柜来说，通过信号线连接其两端，能够使控制信号从主控柜及时传递到从控柜，为了保证张拉数据及时上传到服务器，将控制系统和场站服务器通过无线进行连接。

图1 张拉自动控制系统布置图

通过电感式位移传感器、压力传感器、传感器等对自动张拉系统的伸长量、张拉力、张拉油顶位移和压力等进行测量和实时的采集，同时向运动控制器进行传输，对于油顶压力和位移，根据反馈按照设定的PID 调节模式，通过运动控制器进行自动控制。对于4 台千斤顶相应的张拉力值和伸长值，在张拉的过程中，通过系统进行自动跟踪采集，进而对液压站的高压电磁阀组实施平衡、同步张拉控制。对于4 台千斤顶的压力传感器和位移传感器的信号，借助系统主机进行实时的读取，通过对读取的信号进行相应的运算处理，并将其转化为标准的预应力钢束张拉力值和伸长值，然后判断当前预应力钢束的张拉力值与伸长值的同步性。

2 系统参数及功能

①选择功能：自动控制、手动控制、单束张拉、双束张拉。②传感器测量和显示精度：载荷值、伸长量分别为0.1kN 和0.1mm。③控制张拉精度：在误差控制方面，两端的张拉力控制在30kN。④张拉速度：自20%到100%设计载荷，时间300s。⑤实时采集数据：从20%到100%设计载荷，通常情况下，每设计终张拉力的10%，需要采集一次数据。⑥输入数据：对初、终张拉载荷值、设计伸长量等进行编号。⑦采集数据：通常情况下，张拉位移通过0.5%精度位移传感器进行采集，张拉力通过使用0.5%精度压力传感器进行采集。

3 施工工艺

3.1 现场连接 ①液压设备的连接。②由一根DP 网线连接主控柜与从控柜。③张拉开始前，需要打开场站主控室软件。

3.2 工作前检查 ①设备开机。②通过目检方式对液压外部连接处的漏油情况进行检查。③打开触摸屏，检查触摸屏、PLC 是否正常，同时对主、从控柜之间通讯通畅性进行检查。④核实位移传感器拉杆是否处在千斤顶活塞上，压力和位移传感器数据是否正常。

3.3 操作 ①通过输入相应的密码，进入系统界面。②选择梁型需要参照施工对象。③根据校顶方程及张拉力设置相应的参数。④张拉操作：填写相应的梁号，同时选择相应的孔道编号。⑤点击“同时张拉”，系统开始张拉。⑥再点击“同时张拉”，继续张拉。⑦再点击“同时张拉”，回油锚固，回油锚固时间控制在10-15s。⑧再点击“同时张拉”，进行退顶。⑨点击数据读取，全部提取检查孔道张拉过程数据，并点击数据保存。⑩全部结束一个孔道张拉过程，选择下一孔道继续相同的操作。

4 应用效果

①通过对襄汾制梁场400 多孔梁进行张拉实践，对拉预应力施加的偏差该系统双顶控制在15kN，同一束钢绞线两端不同步率低于5%。②对箱梁预应力进行张拉，与原来的手工张拉相比，对于自动控制系统来说，每套设备节约4 个工人，并且劳动强度降低。③自动保存张拉数据，采用专用文件格式封装，避免了数据被篡改，确保了张拉数据的真实性。④实时生成张拉力—时间曲线、伸长量—时间曲线、张拉力—伸长量曲线，全面分析张拉过程。⑤与现有的国内外技术相比，该系统的自动化程度较高，张拉平稳，工艺参数可靠，施工过程得到有效的控制。

5 总结

①系统张拉的准确性受传感器精度和稳定性的直接影响和制约。所以，在使用张拉自动控制系统的过程中，如果传感器出现不稳定的现象，为了确保测量精度，需要进行更换，并进行校顶。对于该系统来说，首要的问题时选择高精度，稳定性好的传感器。②目前该系统基本完善，不存在技术方面的难题，下一步研发工作的重点是提高系统稳定性。③泵站、千斤顶、电控柜等部分共同组成该系统，需要对系统结构进行优化，减少系统接口，进而提高系统的集成性。

[1]江成,林之珉.高速铁路无碴轨道结构的试验研究[J].中国铁路,2000(07).

[2]王国琴.张拉自动控制系统在箱梁预制中的应用[J].铁道建筑技术,2012(01).

[3]刘学宏.自动张拉控制系统在大西铁路客运专线箱梁预制中的应用[J].铁道标准设计,2012(09).