智能张拉技术在预制T梁施工中的应用

成晓强

(山西路桥第七工程有限公司长治分公司，山西 长治 046000)

0 引言

桥梁工程施工工序多，施工难度大，而预制梁施工是桥梁施工中的重要组成部分，其施工质量关系到桥梁的总体质量。以往桥梁施工过程中，由于施工工艺、施工技术落后、施工人员责任心不足，在预制梁施工过程中出现张拉力不足或过度，压浆密实度不足，甚至个别预制梁存在漏张拉的情况，这些问题都给预制梁施工留下很多质量隐患。预应力不足会降低梁体刚度，而预应力过度会使上拱过度甚至造成预应力筋断裂，导致桥梁结构提前破坏。为了提高预制梁桥张拉质量，采用智能张拉技术代替传统张拉技术，在预制梁张拉过程中智能控制张拉力和伸长量。传统的张拉技术，在张拉过程中需要人工指挥、观测，并进行相关数据记录。智能张拉技术可以实现自动控制，可精准化控制张拉伸长量，也可保证管道压浆的密实度。

智能张拉技术可以大大减少人工干预，操作方法简单，测量精度高，张拉效率高，可有效提高张拉速度，防止出现张拉不足或张拉过度。文章结合隰吉高速公路坡头沟特大桥30 m预制T梁张拉施工实践，分别采用传统张拉技术和智能张拉技术进行张拉，通过在施工过程中收集T梁挠度与钢绞线伸长量检测数据，对比分析智能张拉技术的张拉效果。

1 工程概况

隰吉高速公路坡头沟特大桥上跨国道G209，桥梁左幅中心桩号为ZK85+259.67，起讫点桩号为ZK84+575.67～K85+938.5，设计总长度为1 367.5 m，桥梁上部结构设计采用(30+40+30) m+(42-30) m预制T梁，其中40 m预制T梁共计5片，30 m预制T梁共计210片[1]。桥梁右幅中心桩号为K85+255.0，起讫点桩号为K84+601.0～K85+908.5，设计总长度1 307.5 m，桥梁上部结构设计采用(30+40+30) m+(40-30)m预制T梁，其中40 m预制T梁共计5片，30 m预制T梁共计200片。预制T梁施工采用先简支后连续施工，下部结构桥台采用柱式台、柱式墩，钻孔灌注桩。

2 预制T梁智能张拉施工方案

2.1 智能张拉技术原理

智能张拉技术是通过主控电脑发出张拉指令，通过智能张拉系统控制每台张拉设备按照张拉程序同步进行张拉工作，整个张拉过程自动完成，不需要人工参与。与传统张拉技术相同，智能张拉系统张拉还是遵循张拉应力和伸长量双控的原则，以张拉应力控制为主，以伸长量控制为辅，运用先进的传感技术和数字控制技术，通过传感器收集每台张拉设备的张拉位移和油压，反馈给主控电脑，经过分析处理后输出指令，及时调整张拉设备的张拉位移和油压，按照预设的张拉力和张拉速度，自动完成预制梁的张拉，达到预期的张拉应力，自动、高精确度完成预应力张拉工作[2-3]。

智能张拉系统采用超高压油泵作为张拉动力装置，可在钢绞线张拉过程中按照需要提供张拉动力，并可以实现伸长量的精确控制。张拉过程中由主控电脑发出指令，控制系统按照设计程序执行，采用专用的软件监控张拉操作，记录张拉应力和伸长量，确保张拉工作的顺序进行，智能张拉设备的组成及技术原理如图1所示。

2.2 预制T梁智能张拉施工方案

本项目30 m预制T梁共200片，采用SKYB-50数控智能张拉设备。该张拉设备传感器测量精度为0.5 MPa，张拉过程中张拉力误差不超过5 kN，终点误差不超过20 kN。张拉工作范围为0 MPa～55 MPa，千斤顶最大行程为200 mm，工作温度范围为-10 ℃～50 ℃，空气湿度不得超过95%，且不得有结露现象。张拉过程中采用无线控制，距离为200 m。张拉施工主要操作如下：

1)设备调试。

接通电源，在关闭电机的状态下连接笔记本电脑，确定网络可以正常连接。打开程序进入“张拉施工界面”按照系统提示输入“IP地址”，连接设备。如设备不能正常连接，应检查电源、无线网络适配器、天线等是否正常开启或连接，排除故障后显示正常连接方可进入下一步。

网络连接正常开始设备调试，显示位移线和压力线为水平顺直移动为正常，如读数出现负值可能为数据线损坏。轻拉位移伸缩杆，如笔记本上的读数随之产生变化，说明设备运行正常，可以进行张拉工作。

2)张拉施工。

张拉前检查张拉梁号，确定千斤顶安装正确，然后按键启动设备，预热5 min左右，如环境温度低于10 ℃，适当增加预热时间，通常为15 min～30 min。张拉前提醒工作人员注意安全，然后点击“开始张拉”按键，开始进行第一次张拉，并密切关注位移线和压力线的变化情况，如发现异常立即点击“暂停张拉”按键。对设备进行检查，找出异常原因，排除故障后方可进行张拉。张拉过程中操作人员应密切关注张拉设备运行情况，不得擅自离开控制台。

张拉过程中密切关注梁板两端张拉设备、千斤顶的运行情况，发现异常立即暂停张拉，查明原因排除故障后再继续张拉。一束钢绞线张拉完成后，张拉设备自动退顶，操作呈现对张拉数据进行保存，并自动跳转到下一个步骤。在下一束钢绞线张拉前，工作人员再次对千斤顶、数据线等进行检查，确保设备正常运行。张拉完成后按照顺序依次关闭程序、电源，拆掉千斤顶和油管，整理现场[4-5]。

3 预应力钢绞线智能张拉效果分析

3.1 试验方案

为了确定智能张拉技术的张拉效果，在30 m预应力T梁张拉过程中采用智能张拉和传统张拉两种方式进行张拉，对比分析确定张拉效果。将所选30 m预制T梁分为两组，预应力钢绞线张拉分别采用预应力张拉和传统张拉技术，两组试验T梁在同一天绑扎钢筋、同一天进行混凝土浇筑，在同条件下进行养生，在养生期达到7 d后开展回弹试验，在确定梁体混凝土强度达到张拉要求后进行预应力张拉施工。在两种方式预应力张拉施工过程中，对不同张拉阶段伸长量、梁体预拱度进行监测，作为分析智能张拉效果的主要依据。

3.2 预制T梁预拱度监测结果对比分析

本文选取坡头沟特大桥左7-3和右8-3两片30 m预制T梁作为试验对象，布设监测断面对张拉过程中梁体的预拱度进行监测。监测断面从梁端开始，距梁端1 m为断面一，之后每2 m布设一个监测断面，共7个监测断面，如图2所示，其中断面七为跨中断面。智能张拉和传统张拉预制T梁各断面预拱度理论计算值和监测值如表1所示，两种张拉方法各断面预拱度变化曲线如图3所示。

表1 30 m预制T梁智能张拉与传统张拉预拱度计算值与监测值统计表

分析表1数据和图3变化趋势，可以得出采用智能张拉和传统张拉技术张拉梁体的预拱度均与理论计算值接近，且采用智能张拉各断面预拱度高于理论计算值和传统张拉所产生的预拱度。通过对比分析，可以得出采用智能张拉技术可以使预制T梁结构得到更高的预拱度，说明智能张拉效果较传统张拉更好。

3.3 预制T梁伸长量监测结果对比分析

同样采用智能张拉和传统张拉技术，分别在张拉行程达到10%，20%和100%时，对30 m预制T梁预应力钢绞线伸长量进行记录，对比分析确定张拉效果，两种张拉方式不同张拉行程预制T梁预应力钢绞线伸长量记录结果如图4～图6所示。

分析图4～图6曲线变化趋势，可以得出采用智能张拉技术的预制T梁实测伸长量与理论伸长量最接近，而采用传统张拉技术的预制T梁实测伸长量与理论伸长量的差值相对较大，说明智能张拉技术准确率更高，张拉效果更好[4-6]。

4 结语

与传统张拉方式相比，智能张拉技术操作简单，大大减少了人工操作，张拉速度快，准确率高。文章结合隰吉高速公路坡头沟特大桥30 m预制T梁施工实践，分别采用智能张拉和传统张拉技术两种方式进行张拉，在张拉过程中监测梁体挠度和钢绞线伸长量，对比分析确定张拉效果。通过对预制T梁预拱度进行监测，得出采用智能张拉可以得到更高的预拱度，张拉效果更好。通过分析钢绞线伸长量监测结果，得出在张拉行程达到10%，20%，100%时，采用智能张拉技术实测伸长量与理论伸长量最接近，说明智能张拉技术准确率更高。总之，通过对比分析，可以得出采用智能张拉技术可以得到更高的预拱度，且准确率更高，因此智能张拉技术张拉效果较传统张拉好。