全自动T梁养护台车设计及应用

汪金锋

一、设计背景

近些年来，桥梁工程建设突飞猛进，上部结构采用预制T梁结构的桥梁较多，T梁作为桥梁的关键分项，其养生质量问题一直是施工所忽视和各级部门指责的问题。T梁混凝土在硬化的过程中，对温度湿度的变化非常敏感，从理论上讲，混凝土拌合中80%的水是要在其水化热过程中挥发掉，只有20%是水泥硬化所必需的，当这80%水分慢慢挥发的同时，水泥等便会收缩，在普通混凝土中，水泥浆的干缩率限制在90%，因而在混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝的应力状态。如果在水化热的过程中，水分蒸发过快，这种干缩应力超过混凝土的抗拉强度时，便会产生干缩裂缝，同时混凝土内部水分蒸发过快过早，导致混凝土后期水化过程缺水，也会影响其强度的形成。混凝土裂缝的产生将直接影响T梁混凝土的强度和耐久性，甚至危及工程结构的安全性。因此，混凝土在凝固养护期间，必须按照规范要求和相应的养护措施认真落实混凝土的养护工作，以确保混凝土构件的质量，防止混凝土开裂，保证混凝土有适宜的硬化条件。

目前，项目正处大干阶段，且已转入夏天，气温较高，养护工作时项目质量管控的重点，项目T梁养护采用的是喷淋养生与人工洒水相结合的方法，T梁两侧采用人工控制喷淋养护，梁顶覆盖土工布人工洒水养护。但是，在T梁成品养护过程中存在养生不及时，不到位，不均匀，漏养等现象，很难达到规范要求的养护效果。针对上述T梁养护过程中存在的问题，项目部根据T梁几何尺寸及现场实际情况，自行设计加工了全自动T梁养护台车，保障了项目T梁施工成品的养护工作，解决了养护过程中存在的上述问题。

二、养生台车及工作原理

1.养生台车

养生台车组成部分

PLC可编逻辑程控制器：该控制器可以通过设置逻辑程序来控制台车的行走速度，行走方向，行走间隔暂停时间等参数；

行程开关：通过碰触预设值的障碍物结构控制器中设置的程序来改变台车运行的状态；

行走电机：通过行走电机的功率输出来驱动台车行走；

控制阀：可以灵活控制养生的方式，若需养生两片梁时同时打开控制阀，养生一片梁时只需要打开一侧控制阀；

水泵：养生时通过水箱中的水泵抽水驱动雾化喷头喷水养生；

电磁阀开关：当养护台车运行到加水支架部位时，台车底部行程开关碰触电磁阀，感应后打开自动加水管往水箱中加水；

水位浮球：当水箱中的水加满时，水位浮球连接杆碰触电磁阀，感应后关闭自动加水管，停止加水；

水箱：自行加工水箱，可储存1.1t水；

行走轨道：根据整片梁长度和台车的间距，自行加工的可调节长度台车行走轨道。

2.养生台车工作原理

使用前在水箱中加满水，通过PLC可编程逻辑控制器设置台车行走速度、启动喷水时间、台车暂停时间等参数。使用时点击一键开关，台车沿预铺轨道按照预先设定的速度匀速行走，水箱中的水泵开始驱动台车两侧安装的雾化喷头向梁体喷洒雾化水，梁侧及梁顶均能养护到位。台车行走至梁端部时，台车前底部安装的行程开关碰触到预放置的感应障碍物，停止行走和喷水，在该位置暂停预先设定的暂停时间。暂停后台车自动开始沿反方向行走，同时启动水泵喷洒雾化水，到达另一端时，台车底部行程开关碰触预设电磁阀开关，停止行走，打开进水管往水箱中自动加水，加满后水箱中水位浮球连接杆碰触加水支架上的电磁阀开关，停止加水，台车自动启动按照上述养护过程往返循环养生，直至人工点击暂停键。整个养生过程实现全自动无人控制。

3. 传统喷淋养生

项目预制厂目前采用管道喷淋结合人工洒水养护为主，该养护方法需要安排专人进行养护，工人按照一定的时间间距逐一打开和关闭喷水阀门。梁侧采用管道喷淋养护，梁顶采用人工洒水养护。混凝土龄期内T梁预制数量多，且天气气温高，存在人工养护不及时，养护不到位，养护时间控制不严，保水效果差，水源浪费大等缺点。

三、工程应用及经济效果分析

乐清湾02标从6月份开始投入使用养护台车对预制T梁进行全自动化养生，项目预计2017年1月底完成T梁预制工程，共计8个月。其中，传统喷淋养护需专职人员2名，台车养护实现全自动控制过程。

1.使用养护台车养护

养护台车设计加工总费用：5000元

行走电机0.12kw，水泵1kw，每天养护8小时

用电总费用：（0.12+1）×8×1.5元/度×8个月×30天=3225.6元

使用全自动养护台车养护总费用：5000+3225.6=8225.6元

2.传统喷淋养护

管道及喷头加工费用：1000元

人工工资总费用：2×150元/天×8个月×30天=72000元

使用传统喷淋养护总费用：72000+1000=73000元

3.两种养护方法费用比较

根据以上数据分析可得，使用台车养护要比传统喷淋养护费用节省，且节省费用如下：

总节省费用：73000－8225.6=63774.4元

4. 养护效果分析

通过施工现场两种养护方式对比可得，采用台车养生比喷淋养生节水，保湿，养护均匀，不留死角，养护及时，可实现养护过程全自动化，节省劳动力，降低成本，可根据天气情况通过PLC可编程逻辑控制器设置养护时间。传统喷淋养生水源浪费多，需安排专人养护，增加了成本，切人工洒水不均匀，有漏养现象存在。

通过以上统计图可以看出，对于T梁的养护，采用传统喷淋结合人工养护需花费73000元，而采用台车养护需8225.6元，相比之下，台车养护比传统喷淋养护节省63774.4元，占总成本的87.4%。采用台车养护极大的节省了养护成本，提高了养护效率，增加了养护效果，经济效果显著，为项目节省了费用支出。

四、社会效益

通过市场调查，目前T梁养生的方法有多种，但都局限于传统洒水养护，很难保证养护及时、均匀、到位，若工人责任心不强，会直接影响到T梁施工成品强度和耐久性。乐清湾02标项目部自主设计加工了全自动T梁养护台车，养护过程不需要安排专人管控，可实现定时、定位、自动加水养护，整个养护过程全自动化控制，节约了养护成本。该养护台车的设计思路新颖，构造简单，使得T梁养护设备有了进一步的提高，该养护台车在同类市场中具有一定的推广应用价值，台车本事还有一定的改造空间。养护台车对T梁的养护效果得到了指挥部、监理办一致好评，为公司在参建标段中赢得了声誉。