后张法预应力箱梁智能控制张拉施工工艺探讨

刘乃伟 王绍旭 徐连军

【中图分类号】 E926.3【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0058-02

1 前言

后张法预应力箱梁智能控制张拉施工工艺是在传统张拉工艺的基础上，通过加入智能控制模块，将张拉控制过程交给电脑来控制。张拉前同样需要标定设备，将回归系数以及张拉控制的应力应变值输入到电脑中，电脑自动完成张拉的全过程，同时形成张拉报告。此工法与传统的张拉工艺相比，极大的提高了预应力张拉的速度、质量和控制能力，具有良好的可操作性和较高的实时控制性，并取得了良好的经济效益。

2 工艺特点

2.1 精确施加预应力，满足张拉质量控制要求。张拉控制应力时，保证千斤顶具有足够的持荷时间，张拉控制应力的精度为±1.5%。

2.2 及时校核伸长量，实时实现应力和应变双控。由于系统传感器可以实时采集钢绞线的伸长量，将数据传递给控制主机，自动计算伸长量，在任何时候都可以校核伸长量是否在±6%范围内，实现应力与伸长量同步双控，具有很好的实时控制能力。

2.3 基本实现梁体两端同步张拉。一台遥控器控制两台或者多台千斤顶同时、同步对称张拉，实现多顶同步张拉工艺，很好的将张拉精度控制在JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》规定的“各千斤顶之间同步张拉控制应力的允许误差为±2%”的范围内。

2.4 智能控制，规范张拉过程。实现了张拉程序的智能控制，尽量把人为因素、环境条件影响降到最低；停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素，完全符合桥梁设计和施工技术规范的要求。

2.5 可以实现张拉力双重保护功能。为了保证张拉力的精确可靠，系统采用了双重油压传感设计，由一个独立的系统检测千斤顶油压，如果压力值超过设计压力，则自动断开油泵电源，确保了系统的可靠性，同时也最大限度的提高了张拉过程的安全系数。

2.6 完善的计算机管理系统以及配套软件，可以实时精确的记录张拉信息以及过程的数据，杜绝了张拉数据人为造假的可能性，能够实现真实的质量数据溯源。

3 工艺原理

采用数字显示仪直接显示当前所施加的张拉力值和钢绞线的实时伸长量，解决了油表读数误差大及钢绞线伸长量测量人为误差的问题，也给施工人员及现场的监理、技术人员等提供更直接的实时监测施加力值及钢绞线在当前受力情况下的实时伸长量，不用工作人员现场采集数据、然后计算来判定施加力及伸长量的情况，可以更直观的做出判断。

4 操作要点

4.1 操作要点

4.1.1 智能张拉设备的组装

1、按照下面的示意图组装主控制器，连接千斤顶，如图1主控制器组装图图1 主控制器组装图

2、测试前接线时按照“先仪器，后配电箱”顺序进行接线，即：先接仪器端的连线，后接配电箱的连线。测试完毕，拆线时 “先配电箱，后仪器”的顺序进行拆线，即：先拆配电箱端的连线，后拆仪器端的连线。

3、张拉控制器的主油口连接到千斤顶后端，用于张拉工作；张拉控制箱的副油口连接到千斤顶的前端，用于收顶工作。

4、位移传感器安装到位时，要确保传感器前端轴承运动自如，并与千斤顶活塞端面精密接触；如果千斤顶与张拉控制器位置距离较大，应使用位移传感器延长线。

4.1.2智能张拉设备的操作

1、按开机按钮，待开机初始化完成后进入张拉控制器独立工作主界面，如图2图2 张拉控制器独立工作界面

2、选择控制面板上菜单选项，进系统菜单，选择单机张拉参数设定，系统要求输入“技术员密码”然后进入设置界面，如图3图3 张拉参数的设定

其中，最大张拉力即为钢绞线需要施加的拉力，按照设计图纸输入，回归系数即为千斤顶标定所得回归方程的系数。“张拉次数”根据图纸设计的理论伸长量计算出来。为了保护千斤顶不受损坏，设备设定的千斤顶最大行程为180mm，超过行程则要求用户回顶再张拉。

按数字键调整参数，按OK键，进入设置张拉力对应的油压表最大压力提示画面，技术员核对最大压力跟设计图纸要求一致后OK启动测试，配置完成后系统返回张拉控制界面如图3 张拉控制器独立工作界面。

4.1.3 智能张拉设备的遥控器部分

开机系统初始化以后，进入张拉测试，具有权限的技术人员由预先从电脑上下载到遥控器的参数中选择梁体编号及孔道号，按OK键进入此选项的“张力设置参数”界面如图4，该界面需要权限密码才可以访问。

图5 张力测试编号选择

2、选择完成后按确认键进入张力设置参数界面，如图4 。

3、设置完张拉参数，按确认键返回主界面后，如果想调整参数，必须输入密码进入参数调整界面。

4、按启动测试键，系统会进入压力表最大压力提示界面，如图6。

5.1 主要材料与设备表

6 效益分析

6.1 人工消耗

传统张拉工艺，正常工作至少需要4个人直接参与作业任务，而智能控制张拉只要有2个人直接参与就可以圆满完成张拉任务。人员分工如下表2。表2 张拉过程中人员分工表人员 工作内容

6.2 时间效益

由于传统张拉需要停止千斤顶，然后人工去测量伸长量，而智能控制张拉可以实时测量伸长量，因此省去中间人工操作的时间，整个过程下来正常能节省30分钟左右。另外应力的读取和换算速度也优于人工控制，正常情况人工换算应力值，时间10-20S的时间，而计算机自动换算时间只有0.1S，进一步提高了张拉控制速度。

6.3机械材料消耗

由于张拉控制过程中速率均匀，机械损耗系数小，折旧周期长，延长机械的使用寿命，此外张拉控制精确到位，杜绝了张拉力不够而引起的返工，从而降低了钢绞线的非正常消耗。

6.4 电能消耗

智能控制张拉系统采用变频电机，与传统电机长时间运转相比，可降低能耗40%。适应现在国家提倡的低碳环保的要求。

6.5 质量效益

从质量控制角度而言，智能数控张拉的最大优点是，控制手段先进、科学，质量过程记录清晰、客观、准确，在质量控制方面以其绝对的优势替代传统的张拉工艺。以其先进的质量控制手段为保证，取得了良好的质量效益，这也达到了本工法的主要目的。