后張法預應力箱梁智能控制張拉施工工藝探討

劉乃偉 王紹旭 徐連軍

【中圖分類號】 E926.3【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0058-02

1 前言

后張法預應力箱梁智能控制張拉施工工藝是在傳統(tǒng)張拉工藝的基礎上，通過加入智能控制模塊，將張拉控制過程交給電腦來控制。張拉前同樣需要標定設備，將回歸系數以及張拉控制的應力應變值輸入到電腦中，電腦自動完成張拉的全過程，同時形成張拉報告。此工法與傳統(tǒng)的張拉工藝相比，極大的提高了預應力張拉的速度、質量和控制能力，具有良好的可操作性和較高的實時控制性，并取得了良好的經濟效益。

2 工藝特點

2.1 精確施加預應力，滿足張拉質量控制要求。張拉控制應力時，保證千斤頂具有足夠的持荷時間，張拉控制應力的精度為±1.5%。

2.2 及時校核伸長量，實時實現應力和應變雙控。由于系統(tǒng)傳感器可以實時采集鋼絞線的伸長量，將數據傳遞給控制主機，自動計算伸長量，在任何時候都可以校核伸長量是否在±6%范圍內，實現應力與伸長量同步雙控，具有很好的實時控制能力。

2.3 基本實現梁體兩端同步張拉。一臺遙控器控制兩臺或者多臺千斤頂同時、同步對稱張拉，實現多頂同步張拉工藝，很好的將張拉精度控制在JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》規(guī)定的“各千斤頂之間同步張拉控制應力的允許誤差為±2%”的范圍內。

2.4 智能控制，規(guī)范張拉過程。實現了張拉程序的智能控制，盡量把人為因素、環(huán)境條件影響降到最低；停頓點、加載速率、持荷時間等張拉過程要素，完全符合橋梁設計和施工技術規(guī)范的要求。

2.5 可以實現張拉力雙重保護功能。為了保證張拉力的精確可靠，系統(tǒng)采用了雙重油壓傳感設計，由一個獨立的系統(tǒng)檢測千斤頂油壓，如果壓力值超過設計壓力，則自動斷開油泵電源，確保了系統(tǒng)的可靠性，同時也最大限度的提高了張拉過程的安全系數。

2.6 完善的計算機管理系統(tǒng)以及配套軟件，可以實時精確的記錄張拉信息以及過程的數據，杜絕了張拉數據人為造假的可能性，能夠實現真實的質量數據溯源。

3 工藝原理

采用數字顯示儀直接顯示當前所施加的張拉力值和鋼絞線的實時伸長量，解決了油表讀數誤差大及鋼絞線伸長量測量人為誤差的問題，也給施工人員及現場的監(jiān)理、技術人員等提供更直接的實時監(jiān)測施加力值及鋼絞線在當前受力情況下的實時伸長量，不用工作人員現場采集數據、然后計算來判定施加力及伸長量的情況，可以更直觀的做出判斷。

4 操作要點

4.1 操作要點

4.1.1 智能張拉設備的組裝

1、按照下面的示意圖組裝主控制器，連接千斤頂，如圖1主控制器組裝圖圖1 主控制器組裝圖

2、測試前接線時按照“先儀器，后配電箱”順序進行接線，即：先接儀器端的連線，后接配電箱的連線。測試完畢，拆線時 “先配電箱，后儀器”的順序進行拆線，即：先拆配電箱端的連線，后拆儀器端的連線。

3、張拉控制器的主油口連接到千斤頂后端，用于張拉工作；張拉控制箱的副油口連接到千斤頂的前端，用于收頂工作。

4、位移傳感器安裝到位時，要確保傳感器前端軸承運動自如，并與千斤頂活塞端面精密接觸；如果千斤頂與張拉控制器位置距離較大，應使用位移傳感器延長線。

4.1.2智能張拉設備的操作

1、按開機按鈕，待開機初始化完成后進入張拉控制器獨立工作主界面，如圖2圖2 張拉控制器獨立工作界面

2、選擇控制面板上菜單選項，進系統(tǒng)菜單，選擇單機張拉參數設定，系統(tǒng)要求輸入“技術員密碼”然后進入設置界面，如圖3圖3 張拉參數的設定

其中，最大張拉力即為鋼絞線需要施加的拉力，按照設計圖紙輸入，回歸系數即為千斤頂標定所得回歸方程的系數。“張拉次數”根據圖紙設計的理論伸長量計算出來。為了保護千斤頂不受損壞，設備設定的千斤頂最大行程為180mm，超過行程則要求用戶回頂再張拉。

按數字鍵調整參數，按OK鍵，進入設置張拉力對應的油壓表最大壓力提示畫面，技術員核對最大壓力跟設計圖紙要求一致后OK啟動測試，配置完成后系統(tǒng)返回張拉控制界面如圖3 張拉控制器獨立工作界面。

4.1.3 智能張拉設備的遙控器部分

開機系統(tǒng)初始化以后，進入張拉測試，具有權限的技術人員由預先從電腦上下載到遙控器的參數中選擇梁體編號及孔道號，按OK鍵進入此選項的“張力設置參數”界面如圖4，該界面需要權限密碼才可以訪問。

圖5 張力測試編號選擇

2、選擇完成后按確認鍵進入張力設置參數界面，如圖4 。

3、設置完張拉參數，按確認鍵返回主界面后，如果想調整參數，必須輸入密碼進入參數調整界面。

4、按啟動測試鍵，系統(tǒng)會進入壓力表最大壓力提示界面，如圖6。

5.1 主要材料與設備表

6 效益分析

6.1 人工消耗

傳統(tǒng)張拉工藝，正常工作至少需要4個人直接參與作業(yè)任務，而智能控制張拉只要有2個人直接參與就可以圓滿完成張拉任務。人員分工如下表2。表2 張拉過程中人員分工表人員 工作內容

6.2 時間效益

由于傳統(tǒng)張拉需要停止千斤頂，然后人工去測量伸長量，而智能控制張拉可以實時測量伸長量，因此省去中間人工操作的時間，整個過程下來正常能節(jié)省30分鐘左右。另外應力的讀取和換算速度也優(yōu)于人工控制，正常情況人工換算應力值，時間10-20S的時間，而計算機自動換算時間只有0.1S，進一步提高了張拉控制速度。

6.3機械材料消耗

由于張拉控制過程中速率均勻，機械損耗系數小，折舊周期長，延長機械的使用壽命，此外張拉控制精確到位，杜絕了張拉力不夠而引起的返工，從而降低了鋼絞線的非正常消耗。

6.4 電能消耗

智能控制張拉系統(tǒng)采用變頻電機，與傳統(tǒng)電機長時間運轉相比，可降低能耗40%。適應現在國家提倡的低碳環(huán)保的要求。

6.5 質量效益

從質量控制角度而言，智能數控張拉的最大優(yōu)點是，控制手段先進、科學，質量過程記錄清晰、客觀、準確，在質量控制方面以其絕對的優(yōu)勢替代傳統(tǒng)的張拉工藝。以其先進的質量控制手段為保證，取得了良好的質量效益，這也達到了本工法的主要目的。