1、1客运专线铁路大吨位预制箱梁蒸汽养护与自动温控技术摘要： 结合阳泉北制梁场箱梁预制工程，阐述了石太客运专线大吨位双线简支箱梁的蒸汽养护与自动温度控制技术，采用长预养、缓升温、低恒温、慢冷却的工艺，尽量削弱造成结构破坏的因素。解决北方冬季混凝土工程施工控制的问题。 关键词：蒸汽养护自动温控 1.工程概况 阳泉北桥梁场位于山西省盂县西吉村，担负阳泉北大桥到茂林山大桥共计 8 座桥梁 204 孔整孔箱梁的预制架设任务。其中 32m 梁（每孔箱梁约 328 立方米砼、重约 820t）201 孔（线间距 5m 梁 112 孔，线间距4.6m 梁 89 孔） 、24m 梁（线间距 4.6m）3 孔。本文结
2、合阳泉北制梁场箱梁预制工程，阐述了石太客运专线大吨位双线简支箱梁的蒸汽养护与自动温度控制技术。 2.蒸养方案的确定 本桥梁厂地处太行山脉，属暖温带亚湿润气候区，受太行山海拔高度的影响，冬季气候寒冷而干燥，昼夜温差较大，且风力较大，以西风或西北风为主，最冷月平均气温为-9左右，沿线土壤最大冻结深度为1.03m。 2从获得混凝土优质结构及性能的目的出发，宜采用长预养、缓升温、低恒温、慢冷却的工艺，尽量削弱造成结构破坏的因素。而为了提高劳动生产率和降低成本，则应进行快速养护，以在最短时间内实现快硬早拆模。蒸汽养护的方法能够建立混凝土水化（或水热合成）反应所需的介质温度及湿度条件。在湿热介质作用下，加
3、速混凝土一系列物理、化学及力学变化，加速其内部结构的形成，获得早强快硬的效果。综合各方面因素，确定对客运专线箱梁进行蒸汽养护并采用温度自动控制系统。3.蒸汽系统的组成 蒸汽养护系统由养护罩保温系统、供热系统、温控系统几部分组成：养护罩系统由密封性良好的帆布和保温棚架组成，帆布应具有良好的保温性、防潮性、抗拉性及柔韧性，保温棚架的设计除满足强度和刚度要求外，更应考虑吊装的方便性；供热系统由锅炉、各种控制阀门及管道等（应经过热力和流体力学计算后确定） ；自动化蒸养温控系统可实现温度的检测和调节的自动化。温度检测需要在蒸养罩内适当位置布置温度传感器，自动测量养护罩内蒸汽和空气混合物的温度；温度调节主
4、要是对蒸汽阀门进行精确和及时的控制；温控系统具有实时显示养护罩内温度、设置初始参数及安全报警等功能。 4.蒸汽管道的布设 底模下侧布置 2 路，内模内侧布置 2 路，侧模外侧布置 4 路，顶板顶布置 4 路。 3各条管线的供气量由分气缸控制，分气缸与排管用法兰盘连接。 5.暖棚热工计算 5.1 暖棚热负荷计算 暖棚的热负荷 Q-h 主要由暖棚与室外空气的温差热传递 Q-1 和冷风渗透耗热量 Q-2 两部分组成 Q-h=Q-1+Q-2 5.1.1 暖棚与室外空气间的温差传递 Q-1=KA（t-n-t-w） 其中：K暖棚四壁与室外空气间的传热系数（W/m+2?） 。 A暖棚四壁与空气的接触面积，取
5、 1000（m+2） 。 t-n暖棚内的设计温度（） 。 t-w室外温度（） 。 传热系数 K 可由下式求得：K=1 1a+n+ + 1a-w a-n暖棚四壁的内表面空气对流换算系数（W/m+2?） ，取10W/m+2?。 a-w暖棚四壁外表面空气对流换算系数（W/m+2?） ，对于一般市区建筑 a-w=23.3W/m+2?，结合石太客运专线的气候条件，又由于野外空气风速远大于市区内的空气风速，而 a-w 与风速的 0.8 次方成正比，因此为设计安全起见，取 a-w=30W/m+2?。 帆布厚度，取为 0.004m。 4帆布的导热系数，据采暖通风设计手册 ，取 =0.08W/m+2?。5.1.
6、2 暖棚与室外空气间的温差传递 冷风渗透耗热量的影响因素有：风影响的附加耗热量，高度影响的附加耗热量，梁体养护人员进入棚内而增加的耗热量，以及不可预见的附加耗热量。根据采暖通风设计规范 ，冷风渗透耗热量可按温差传热量的比率进行估算，结合石太客运专线施工的具体情况，梁场地处太行山脉，属暖温带亚湿润气候区，取冷风渗透耗热量 Q-2=0.5Q-1 Q-h=1.5KA（t-n-t-w） =1.51.21000（t-n-t-w） =1800（t-n-t-w） 5.2 计算蒸汽养护系统的散热量 Q=K-pA-p（t-p-t-n） 式中：Q暖棚内蒸汽管路的散热量（W） ； K-p棚内蒸汽管路的传热系数，采暖
7、通风设计手册中给出 K-p=14.3W/m+2?。 t-p蒸汽温度（）P=0.15MPa 时，T=384.54K=384.54K-273.15=111.39C。 A-p蒸汽管路的散热面积（m+2） ，由管路设计图可确定。 当 QQ-h 时，暖棚内温度即可达到设计要求。 6.自动温度控制系统 6.1 控制原理 5由热电阻温度传感器测量养护罩内不同位置的温度，然后与控制系统中相应养护阶段的设定参数进行比较，判断温度的高低或升降温速度的快慢并由控制系统发出信号驱动相应蒸养管上的开关电磁阀，从而达到调节相应区域蒸汽量的目的。在蒸汽养护工作的准备阶段需要根据制定的养护制度的温度曲线在控制软件中设置初始参
8、数包括静养时间、第一升温速率和时间、第二升温速率和恒温温度、恒温时间、降温速率和最终温度。 6.2 系统组成 系统主要由工控 PC 机、巡检仪、温控仪、电台、温度传感器、电磁阀、等组成。 6.3 测温点的布设 每榀箱梁共设 6 个测温点，4 个控制点。其中测温点预应力管道里布置 4 个，内膜与外模表层各布置一点。在纵向上测温点均距梁端 1m。控制点分别布置在底模底侧，内膜内侧，外模外侧以及梁顶层，用于控制梁体温度，具体位置无要求。 6.4 系统功能 1、完成温度控制器的初始化，参数设置，温控器的输出开关控制； 2、完成温控器参数在线监测； 3、完成蒸汽养护过程监测功能，包括显示当前蒸汽养护的箱
9、梁的梁号、当前蒸汽养护的阶段步骤等； 4、完成蒸汽养护过程中的混凝土箱梁的各点的温度的监测、采集和保存等； 5、提供历史数据查询功能，用户可以利用此功能以曲线或者报表的6形式查阅以前历史数据； 6、另外该应用程序还包括数据采样周期设置，用户权限密码设置，掉电关闭时保存程序断点以及上电恢复断点、数据滤波等功能。 6.5 系统操作 整个系统是由一套自动控制系统和一套手动操作控制系统组成。手动系统只是作为自动系统的应急备用。自动控制系统由计算机控制，人机界面操作站，自动化程度高，可靠性好。手动系统由温度巡检仪作温度检测显示，手动操作控制。两系统通过手动/自动切换装置进行相互切换。系统工作时，采用的
10、Cu50 温度传感器探头。通过巡检仪自动量测各部位温度并通过无线电波传到室内工业电脑上。四个热电偶分别连接到温控仪上，连接到工业电脑，通过 PIO6 算法自动将预达到的温度传输给温控仪，温控仪将通过得到的数据来控制管道上电磁阀。这样便完成了自动温度控制的全过程。 6.5.1 巡检仪传感器探头（Cu50）的放置方法 在浇注梁体砼前，先将第 6 路和第 8 路传感器探头放在指定的位置上，待橡胶棒拔出后再将第 13、14、15、16 路传感器探头放入预应力管道的相应位置上。 6.5.2 温控仪传感器探头（Pt100）的放置方法。 在浇筑梁体砼前，将传感器探头吊挂在底?p 内?p 侧?p 顶指定位置。 7.结束语 阳泉北制梁场大部分都是采用蒸汽养护与自动温度控制完成的，实践证明，在蒸汽养护 50 小时梁体强度可达 40MPa 以上，满足拆模与预?p7初张拉的条件。该项技术的应用大大缩短了箱梁预制的周期，取得的较好的经济效益。 参考文献 1交通部第一工程公司?公路桥涵施工手册?北京：人民交通出版社，2000.3. 2廖元裳?钢筋混凝土桥?北京：中国铁道出版社，1997.6. （作者单位：佛山市南海区铁路投资有限公司，广东 佛山 528200）
