箱梁預應力智能張拉工藝監(jiān)控要點

1 工程概況

濱海新區(qū)西中環(huán)及延長線快速路二期工程，位于天津市濱海新區(qū)，東臨津秦高鐵，線路全長1 707m，為雙向8車道。標段內(nèi)設跨永定新河特大橋1座，橋梁總長1 026m，橋梁面積34 084m2，主跨結構為40m+64 m+40m變截面預應力混凝土連續(xù)梁。引橋為預應力小箱梁，共計270片，其中32m小箱梁160片，30m小箱梁30片，35m小箱梁40片，20m小箱梁10片，40m小箱梁30片。

2 箱梁預應力智能張拉應用背景

預應力張拉是橋梁施工中的關鍵工序，直接影響到結構的安全性和耐久性。傳統(tǒng)預應力張拉完全靠人工操作設備和控制張拉過程，同步張拉難以保證，張拉應力及持荷時間不充分、損失大，同時張拉記錄偏差大，存在人為篡改現(xiàn)象。為保證預應力橋梁張拉質(zhì)量和推行標準化工地施工，在預應力小箱梁張拉中采用智能張拉工藝。

3 智能張拉工藝簡介及應用范圍

在箱梁張拉中使用的智能張拉設備是由智能張拉操作平臺、智能張拉儀、專用張拉千斤頂組成。系統(tǒng)操作簡單，界面人性化，適應各種施工場地環(huán)境。通過提前設定不同張拉鋼束信息，由主機控制張拉油泵和千斤頂，利用測力傳感器和位移傳感器測量數(shù)據(jù)，4臺頂同時對稱張拉，實時采集鋼絞線數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，自動計算伸長量并及時校核誤差，實現(xiàn)應力應變?nèi)^程智能雙控，使張拉控制力值精度達±1.5%，各頂之間同步張拉力誤差＜±2%，同時對張拉過程數(shù)據(jù)進行儲存，可隨時調(diào)看原始數(shù)據(jù)。實現(xiàn)全過程智能控制，減少人為因素的干擾，在生產(chǎn)的270片預制箱梁中全部采用此設備進行張拉，確保箱梁的施工質(zhì)量。

4 智能張拉工藝的監(jiān)控重點

施工前對預應力編入數(shù)據(jù)的準確性進行復核，檢查操作臺控制界面應力變化是否與油表讀數(shù)同步、位移傳感器的位移量是否與控制界面中的位移量相同，4臺頂是否同時對稱張拉，達到規(guī)范應力時的自動持荷時間是否滿足，均為對智能張拉工藝監(jiān)控重點。智能張拉工藝控制流程，見圖1。

圖1 智能張拉工藝控制流程

5 智能張拉工藝的質(zhì)量控制標準

第一個張拉控制階段。15%σcon應力為使鋼絞線從松弛狀態(tài)達到受力狀態(tài)，消除伸長值測量誤差并使同束各根鋼絞線受力趨于一致。當鋼絞線張拉達到15%σcon時持荷，同時松開千斤頂?shù)趵K。自動記錄油缸伸長值，測量并記錄工具夾片外露量。

第二個張拉控制階段。自動控制升壓速度，平穩(wěn)升壓，自動平衡同一束預應力鋼絞線兩端張拉力值及油缸伸長值。當張拉力接近30%σcon時自動減緩升壓速度，精確控制，直到到達30%σcon時持荷，同時自動記錄油缸伸長值，測量并記錄工具夾片外露量。

第三個張拉控制階段。自動控制油泵繼續(xù)張拉，控制升壓速度，平穩(wěn)升壓，自動平衡同一束預應力鋼絞線兩端張拉力值及油缸伸長值。當張拉力接近100%σcon時自動減緩升壓速度，精確控制，直達到100%σcon。

持荷階段。當張拉力達到100%σcon時靜停持荷（5 min），自動補壓，控制張拉力保持在100%σcon上下1%范圍內(nèi)，持荷完畢自動記錄油缸伸長值，測量并記錄工具夾片外露量。

錨固階段。持荷時間到，緩釋系統(tǒng)自動緩慢卸荷錨固。

回頂階段。錨固結束后系統(tǒng)自動控制千斤頂回頂，卸除工具錨及千斤頂，測量并記錄工作錨夾片的外露量并在距離夾片端頭3 cm處的鋼絞線上標記，觀察24 h再次測量，以判斷是否存在滑絲斷絲情況。

6 控制難點及處理方法

預應力智能張拉系統(tǒng)雖然在一定程度上提高了張拉的施工質(zhì)量，確保了橋梁結構的安全性和耐久性。但在施工過程中，由于設備采用的是計算機智能操作。當出現(xiàn)兩端張拉千斤頂不同步出頂時，要立即停止張拉，檢查油頂是否存在問題。同時要對位移傳感器與應力傳感器加強保護，避免出現(xiàn)問題時影響操作人員的判斷和原始數(shù)據(jù)的留存。

7 效果

首先是可實現(xiàn)多束鋼絞線同步對稱張拉，又可實現(xiàn)單束鋼絞線兩端同步張拉、同步停頓，還可實現(xiàn)單端自動張拉、分級停頓張拉；其次是使預應力自動張拉的控制應力精度可達±1.5%，實現(xiàn)雙控，4臺千斤頂兩端對稱張拉時，各千斤頂之間同步張拉力的誤差＜±2%，同一斷面中的預應力束有效預應力不均勻度＜±2%；第三是實現(xiàn)分級張拉，輸入?yún)?shù)可自動完成張拉操作控制和實時張拉顯示；第四是對數(shù)據(jù)進行存儲及上傳并隨時調(diào)看原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息化施工，便于施工管理，過程監(jiān)控。智能張拉與傳統(tǒng)工藝的對比情況見表1。

表1 智能張拉與傳統(tǒng)工藝對比

續(xù)表1

8 結語

箱梁張拉過程中，通過運用智張拉設備及現(xiàn)場的質(zhì)量管控，減小了預應力施工質(zhì)量通病，提高了橋梁施工質(zhì)量、安全性、使用壽命。杜絕了預應力張拉控制應力偏差過大現(xiàn)象，將誤差范圍控制在新橋規(guī)所規(guī)定的±1.5%范圍之內(nèi)。真正實現(xiàn)對預應力張拉的應力與伸長量的同步“雙控”，保證伸長量偏差在±6%范圍內(nèi)。減少了對稱張拉不同步現(xiàn)象及人為因素影響，有效降低了預應力損失。杜絕了施工原始記錄人為造假，實現(xiàn)真實的施工過程追溯目標。