智能数控张拉在桥梁预应力施工中的应用

席文斌

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041000)

0 引言

在如今的桥梁道路建设中，预应力钢材被广泛应用，预应力钢材的施工质量是预应力构件质量好坏的关键，会直接影响结构的耐久性，然而传统张拉工艺完全依靠人工操作与控制、施工过程监控难度较大，张拉质量难以控制;智能数控张拉系统采用全计算机控制，克服了传统张拉工艺人为的影响因素。

传统张拉工艺存在预应力施加随意性大，两边张拉人员主要靠人工看表及人工喊停，难以做到同步张拉以及张拉力控制、持荷时间、伸长量量测等人为控制，造成监管困难等诸多弊端。尤其是现代施工企业是纯技术管理的企业，施工操作基本全部是由劳务派遣公司或农民工完成，专业性不强、职业素质普遍不高，施工过程极易出现加载速度及放张速度过快，易导致预应力损失过大;持荷时间短，控制张拉力达不到稳定也不补张拉即锚固，有效预应力偏小，会导致结构过早出现裂缝;采用人工钢尺测量，丈量不准确或不丈量，达不到规范规定“双控”;由于人为因素影响导致工程质量不稳定等问题。

1 智能张拉系统的特点

智能数控张拉系统通过计算机实现全过程计算机自动控制张拉力大小、加载速度、持荷时间、放张速度，大大提高了张拉控制的精度和稳定性，保证了预应力张拉质量。

智能数控张拉系统主要由泵站、千斤顶及计算机控制中心三部分组成。千斤顶配置有位移传感器;主要用来记录张拉过程中千斤顶活塞伸缩的实际变化量。泵站系统分主泵站、副泵站，为该系统的动力源，主要完成泵站的起动、调压、卸荷及故障报警等功能;泵站系统主要由电机、泵组、滤油器、溢流阀、集成阀块、液位液显计、温度计、空气滤清器、耐震压力表、高压油管、压力传感器、变频器、电器元件柜及相关控制线缆组成;电器元件柜内安装有CPU 控制单元、开关量、模拟量、采集模块等。程序控制系统将泵站系统的压力传感器、位移传感器及泵站电器元件开关量、模拟量采集并根据采集到的信息加以运算处理，实现电磁阀动作控制及泵站的流量控制，保持主泵与副泵高度同步，实现了参数设置、配方管理、控制操作、完成报表等功能。

智能数控张拉系统具有自动传输和存储功能，张拉过程中可以通过通讯接口以无线方式自动上传张拉力和伸长值的变化曲线，张拉完成自动上传张拉结果，张拉管理计算机还可以将张拉过程曲线和张拉结果通过网络上报到上一级管理部门，同时张拉数据可通过现场专用存储器进行实时数据存储，梁场信息管理系统也可以进行本地记录保存，以便查阅。智能数控张拉系统还具有远程监控功能，方便质量管理，提高管理效率，管理人员可以通过互联网查看张拉数据，并对张拉过程中的数据进行审核。

智能数控张拉系统计算机自动控制放张速度，保证缓慢卸载，使预应力筋的锚固点从工具锚缓慢平稳过渡到工作锚，保证预应力筋的锚固在张拉控制应力处于稳定状态下进行，避免了因放张速度过快造成的应力损失过大以及对工作夹片的冲击损伤，从而保证了预应力筋的张拉力和防止出现滑丝滑束现象。

智能数控张拉系统操作简单，张拉技术管理人员只需将构件编号、预应力筋编号、张拉控制数据及伸长量校核值等技术控制数据输入计算机，按下开始键，就可全自动完成全部张拉过程;对于没有具体操作经验的人员通过简单培训，就可进行操作。

智能数控张拉系统可以通过标准测力系统对系统张拉力进行标定;张拉过程中，智能数控张拉系统通过传感器可以对预应力筋伸长情况实时收集，自动计算张拉伸长值，并校核张拉伸长值与理论伸长值的差值是否符合设计或规范规定。

智能数控张拉系统可由一台计算机同时控制两台以上千斤顶，曲线预应力筋采用两端张拉时，可实现两端千斤顶同时升降压张拉、伸长值量测同步进行，可满足不同条件下的张拉要求。

智能数控张拉系统具有故障自动检测功能，对油泵、千斤顶、传感器等设备故障以及误操作引起的故障进行及时提醒，并可自动停止工作，最大限度的保证了使用过程中的安全。

智能数控张拉系统预应力施加通过计算机控制和伸长量自动量测，保证了初应力各张拉阶段的预应力值的精确和实际伸长值的量测精度;张拉力大小、加载速度、持荷时间、放张速度根据设计及规范要求提前输入计算机，通过计算机进行智能控制，完全不受人为、环境因素影响，保证了张拉质量的稳定。

2 智能数控张拉方法

智能数控张拉方法是首先给系统计算机输入桥梁类型和桥梁位置，并输入桥梁编号和台座编号及所要张拉钢束的设计张拉力值、初应力值及理论伸长值等张拉工艺参数。再次选择需要张拉的梁型和类型，确定梁号、梁型、台座号，确定需要张拉的钢束进入张拉控制界面;等待千斤顶安装完毕后即可开始张拉。

张拉过程包括四个阶段，第一个张拉控制阶段，先张拉调整到初应力，初应力已提前输入计算机中，一般为张拉控制应力的10%～25%，张拉到初应力后，系统自动持荷、记录实际张拉力和油缸伸长值;千斤顶操作手测量工具夹片外露量并记录。第二个张拉控制阶段，张拉力达到初应力值的2 倍时，系统自动记录实际张拉力和油缸伸长值。第三个张拉控制阶段，张拉力达到设计张拉力值的1 倍～1.05 倍，设计张拉力根据预应力类型及规范确定，并提前输入计算机中作为施工控制张拉力值;张拉力达到施工控制张拉力值后，系统自动持荷5 min，持荷计时完成后补压使张拉力达到施工控制张拉力值，记录实际张拉力和油缸伸长值;千斤顶操作手测量工具夹片外露量并记录;第四个阶段是锚固阶段，系统自动控制卸荷锚固，千斤顶回顶;卸除工具锚及千斤顶，千斤顶操作手测量工作锚夹片的外露量并记录，本组预应力筋张拉结束;进行下一组预应力筋张拉。张拉结束后，可以对张拉结果数据进行查询与导出。

张拉过程各阶段控制要点:第一个张拉阶段应力为使预应力筋从松弛状态达到受力状态，消除伸长值测量误差，并使同束各根预应力筋受力趋于一致。当预应力筋张拉达到设定目标值时，持荷，同时松开千斤顶吊绳。自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。第二个张拉控制阶段:自动控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力筋两端张拉力值及油缸伸长值。当张拉力接近设定目标值时自动减缓升压速度，精确控制，直到达到设定值，持荷，同时自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。第三个张拉控制阶段:自动控制油泵继续张拉，控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力筋两端张拉力值及油缸伸长值，当张拉力接近设定目标值时自动减缓升压速度，精确控制，直到达到设定目标值;持荷阶段时间不应少于5 min，系统自动补压、记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。控制缓释系统自动缓慢卸荷锚固，系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，并在预应力筋上用笔划出标记，观察24 h 再次测量，以判断是否存在滑丝断丝情况。

3 结语

使用智能数控张拉可以消除人为因素，使预应力施工质量稳定性得到了进一步提高，确保了公路工程建设质量，达到预应力施工“工序科学、工艺规范、技术先进、质量优良、作业安全、施工文明环保、管理有效”的目的。

［1］JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范［S］.

［2］王 欣.预应力智能张拉压浆系统在施工中的应用［J］.山西建筑，2012，38(20) :182-183.

［3］JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准［S］.