预应力智能张拉质量控制

文/姜军 辽宁省路桥建设集团有限公司 辽宁沈阳 110005

预应力智能张拉质量控制

文/姜军 辽宁省路桥建设集团有限公司 辽宁沈阳 110005

近年来随着预应力技术的迅速发展，在高速公路、铁路等领域得到了广泛的应用，而智能张拉是实现预应力技术的关键。本文主要以潜石高速公路的施工为例，分析了桥梁预应力智能张拉的施工控制。

预应力；箱梁；智能张拉；质量控制

现阶段我国桥梁预应力张拉施工中，多采用的是人工张拉，这种传统的施工操作，会出现人为因素不可控制、同步精度无法保证、有效预应力难以达到设计要求等现象，影响预应力使用效果，严重时会危害桥梁结构安全问题。为了确保桥梁预应力施工质量符合设计和相关规范要求，潜石高速项目采用智能张拉系统进行小箱梁预应力施工，改变旧有施工工艺，实现了智能张拉全过程控制，基本上消除了人工张拉中测量精度较低，容易引发人员伤害安全事故等问题，在保障预应力张拉施工质量的同时，大幅提高了施工管理水平和效率，确保了桥梁结构的安全性和耐久性。

1、工程概况

潜江至石首高速公路划分为潜江至江陵段（以下简称本项目）与石首长江大桥及南北两岸接线工程两段。本标段总体呈南北走向，起讫里程K4+950～K11+028，线路全长6.028km。起于潜江市浩口镇以西与汉宜高速交叉，对接规划向北延伸的枣阳至潜江高速公路，路线向南于幸福公路以东布线，经西河、观音庵、永兴村，在永兴设置永兴互通连接规划中的S322，本标段有25米预制箱梁358片、30米预制小箱梁41片、13m空心板491片，桥梁上部采用预应力混凝土简支箱梁，桥面连续，按全预应力构件设计。主梁采用C50混凝土，φs15.2高强低松弛钢绞线，标准强度fpk =1860Mpa , 弹性模量1.95X105Mpa。锚固体系空心板梁采用M15-3型和M15-4型锚具及其配套设备；箱梁正弯矩采用M15-3、M15-4、M15-5圆形锚具及其配套的配件，预应力管道采用圆形金属波纹管。

2、智能张拉系统及工作原理

LZ-5903预应力智能张拉系统主要由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、自带无线网卡的笔记本电脑、高压油管等组成。详见图1、2。

图1 智能张拉系统平台

图2 智能张拉仪与千斤顶

智能张拉系统操作简单，适合各种施工场地环境。借助智能张拉系统，可以自动读取梁板参数，计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，位移传杆器测量伸长量，并实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，且具有错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程控制。通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变了传统的通过人工来操纵油泵进行张拉操作，真正地实现了张拉的同步性控制。

3、智能张拉施工工艺

3.1设备安装

在张拉作业之前，相关技术人员和监理人员对构件进行检验，其检验结果符合质量标准要求后方可进行。根据此设备的使用说明及要求，现场施工作业人员开始收编穿索、穿索、安装千斤顶（工作锚及夹片）等施工程序，具体安装程序如下：

（1）先安装工作锚板，限位板，再安装专用千斤顶，最后安装工具锚板。安装工作锚板时需注意与波纹管严格对中，工作锚板平面与管道垂直。夹片与锚圈锥孔不应粘附泥浆或其它杂物，且不允许锈蚀，若有轻微浮锈，应彻底清除，并打紧工具锚板处夹片。

（2）连接千斤顶油管，接油表并接通油泵电源。

（3）开动油泵，将千斤顶活塞来回打出几次，以排出可能残存于千斤顶缸体中的空气。

3.2智能张拉

（1）在计算机上启动智能张拉操作系统后，通过wifi与两台智能张拉仪进行连接。按照工程实际情况填写好工程概况和张拉梁板的工程信息。

（2）启动“智能张拉系统平台界面，输入待进行张拉的梁体、千斤顶等相关信息，包括项目名称、施工单位、监理单位、各千斤顶线性关系、钢绞线物理性能等。并将智能张拉仪与计算机通过wifi进行连接。

（3）单击“显示参数”，弹出“张拉梁参数设置”界面，按照张拉程序填写参数。

张拉油压值计算：

设标定公式为y=ax+b（其中y表示油压值，a为标定公式中的系数，x为应力值：一般为193.9乘以钢绞线根数或195.3乘以钢绞线根数，b为修正值）

如：设标定公式为y=0.0228x+0.1272，孔道含有7根钢绞线，张拉到20%行程，则该行程的油压值（单位：MPa）为：

根据一般经验，在100%行程下，250T千斤顶油压值约为4.5MPa/每根钢绞线，150T千斤顶油压值约为6.5MPa/每根钢绞线。

（4）参数填写错误会造成严重张拉事故，必须反复检查。填写完“张拉梁参数设置”中的参数后，单击“确定”，完成参数设置工作。待各项准备工作做好后，启动张拉。张拉完成后数据自动生成，对整个张拉进度、延伸率、等过程进行全面掌控。如有不符合质量要求发生时，系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，可还原张拉过程，积累施工经验，实现质量管理的严密性。

（5）LZ-5903智能张拉仪通过张拉操作系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉，张拉过程以控制应力为主，伸长量为辅。张拉顺序遵循均匀对称，偏心荷载小的原则，以确保构件受力均匀，不产生扭转、侧弯现象，防止混凝土产生超应力、过大的附加应力或变形。

（6）油泵供油给千斤顶张拉油缸，按三级加载过程依次上升油压，分别为10%(初应力即计算伸长值的起点),20%、100%。

（7）张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的活塞伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差。

（8）张拉时通过智能张拉系统控制好专用千斤顶加载速度，确保给油平稳，持荷稳定。加载至控制应力的10%、20%时分别持荷30S，达到100%控制应力时持荷5min，在持荷过程中出现卸压时，智能张拉仪会自动进油补拉，使得持荷过程中始终维持控制应力。

（9）张拉过程中，系统将自动校核测量数据，当实际伸长值与理论伸长值相差大于正负6%时系统将自动报警，停止张拉。待查明原因排除问题后，方可进行下一步的工作；当张拉过程中出现两端伸长量差值超过3cm时，智能张拉仪会自动将伸长量过长一端暂停，等待另一端。当两端基本处理平衡再同时进行张拉。

结语：

通过25米箱梁施工中运用LZ-5903预应力智能张拉系统，从已完工的121片梁板张拉数据结果显示，张拉施工效果明显，最大延伸量误差在2%以内，实际伸长量与理论伸长量相差绝对值不到1毫米。基本杜绝了人工对张拉施工的不利影响，保证了桥梁预应力的施工质量。系统能够自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等。全过程无需人工干预，且对错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程实行控制。系统操作简单，容易上手，适合各种施工场地环境，大幅度的改变了传统施工的种种弊端，有效提高了施工的精确度（精度0.5%）。

潜石高速公路在小箱梁预应力智能张拉精细化施工中积累了宝贵经验，不仅降低了施工中人为因素的影响，减少了张拉施工的误差，同时节约了施工成本，提升了施工质量，保证了桥梁结构安全性和耐久性，大大地降低了桥梁全寿命周期成本，目前已经在全线开始推广应用。

[1]JTG/T F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].

[2]公路桥涵施工技术规范实施手册[Z].北京：人民交通出版社，2011