預應力橋梁智能張拉常見的數據異常問題及處理方法

朱宇杰

（江蘇東南交通工程試驗檢測有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

預應力橋梁智能張拉系統采用計算機控制張拉力，具有張拉力精度高、不同千斤頂同步誤差小、操作方便等特點，且能夠真實體現張拉數據（無法修改系統原始數據），逐步得到廣泛的應用。同時，智能張拉系統在操作過程中，會遇到一些可能出現的數據異常問題，本文對智能張拉系統常見的數據異常問題原因進行了總結分析，同時提供了相關處理措施和預防措施等。

1 智能張拉質量控制要求

我國現行《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50-2011）中對預應力橋梁張拉施工有以下規定[1]：（1）張拉控制應力的精度宜為±1.5%；（2）鋼絞線伸長值偏差宜控制在±6%或設計規定范圍內；（3）各千斤頂之間張拉力的同步誤差宜為±2%。其中張拉力精度和伸長量偏差作為張拉質量控制的雙控指標，是評價張拉是否合格的關鍵指標；千斤頂同步誤差主要是對張拉設備的要求。

2 智能張拉常見的數據異常原因分析及預防、處理措施

智能張拉系統主要對張拉過程中的力值和位移值進行采集，常見的數據異常主要為拉力值異常和伸長值的異常。當出現數據異常時，應立即停止張拉施工，查找原因，采取相應的處理措施后，才可繼續進行張拉，切不可草率處理或不做處理就進行割絲、壓漿施工，以免造成巨大經濟損失和質量隱患[2]。

2.1 伸長值異常

預應力張拉采用雙控指標，即以張拉應力控制為主，并用預應力筋伸長值校核[3]。根據規范要求，實測伸長值之差應控制在理論計算伸長值的±6%的范圍內，超過即可認為伸長值異常。當出現伸長量異常時，首先需進行伸長值異常的原因分析。伸長值異常可能出現的原因及處理方法如下。

2.1.1 波紋管引起的伸長值異常

（1）波紋管堵塞

由于波紋管破損，在混凝土澆筑時造成漏漿而引起管道堵塞，造成管道內摩阻力的增大，引起預應力損失，從而造成鋼絞線伸長量偏小，或者造成管道內局部位置完全堵塞，造成張拉的僅是部分長度的預應力筋，而導致伸長量偏小。

波紋管堵塞主要分為輕微堵塞和完全堵塞，其中輕微堵塞是指波紋管內存在少量的、不完全阻礙鋼絞線伸長的堵塞。一般可以通過反復多次張拉并持荷一段時間，以克服摩擦力過大的影響，反復張拉次數應不超過規范要求的3次。另外可采取適當超張拉的辦法處理，按規范要求不超過張拉控制應力的1.05倍[4]。

完全堵塞指管道內混凝土較多，堵塞位置已完全阻礙鋼絞線伸長的情況。此類情況一般較少出現，可視為鋼絞線在管道內部一端或內部局部錨固，可通過兩端分別張拉通過力值和伸長量的變化計算分析判斷鋼絞線堵塞的位置，前者可通過未堵塞一端張拉的方法基本滿足張拉要求，后者兩端分別張拉達到預期伸長量需要的應力。

因波紋管堵塞現象造成的伸長值異常現象較為常見，且處理較為困難，施工時應予以高度重視。波紋管安裝時，接頭位置需要采用套接（使用大一號作為接頭），四周使用塑料膠帶包裹密封，混凝土振搗時嚴禁觸碰波紋管以免波紋管破裂漏漿。對于塑料波紋管，在進行鋼筋電焊時，應做好波紋管的保護措施，防止因電焊造成的波紋管破損。

（2）管道變形、跑位和預留孔道位置不準確的情況。由于管道變形、跑位和預留孔道位置不準確，使張拉時預應力筋的摩阻力增大，當張拉到設計噸位時，預應力筋實際伸長值偏小。

為預防管道變形、跑位和預留孔道位置不準確的情況，應做好波紋管的定位措施，將波紋管的定位鋼筋、點焊在上下排的受力鋼筋上，防止澆筑混凝土過程中波紋管上浮或者被壓下沉。對于管道變形嚴重的，條件允許的情況下可采用適當的擴孔措施。

2.1.2 夾片松弛、碎裂、斷絲、滑絲造成的伸長量異常

夾片松弛（部分夾緊、部分松弛）、碎裂、斷絲、滑絲都會造成部分預應力筋受力偏小而引起其它預應力筋的平均受力偏大，導致預應力束整體伸長量值偏大。

對于預應力筋松緊不一致的現象，一般可通過初張拉調整或者查驗是否一致。在張拉過程中發現伸長量即將超限時需立即停止張拉，并計算分析每根受力鋼絞線所受的平均應力是否滿足要求。若平均應力滿足要求視為此幾根鋼絞線張拉完成；若不滿足要求，則進行原因分析。對夾片松弛、碎裂、滑絲的鋼束重新更換夾片緊固后進行補拉至要求的平均應力和伸長量值范圍。

2.1.3 工作錨與限位板、千斤頂、工具錨不在一條直線上引起的伸長量異常

工作錨與限位板、千斤頂、工具錨不在一條直線上時，會增大錨圈口摩阻，造成預應力損失而使伸長量偏小。

2.1.4 鋼絞線扭轉、交叉纏繞引起的伸長量異常

預應力鋼絞線穿束時，鋼絞線在孔道內交叉纏繞，預應力施加時鋼絞線受力不均，導致預應力損失偏大，部分鋼絞線受力未達到設計控制應力要求，也造成鋼絞線伸長量的不足。

為預防鋼絞線扭轉、交叉纏繞，可采用適當的鋼絞線編束工藝，即在鋼絞線和錨具上進行編號，在進行裝錨時固定錨具編號位置并進行對應編號鋼絞線的穿束，見圖1。

2.1.5 張拉初始應力取值不足原因及預防措施

傳統張拉程序中，初應力取值為10%的控制應力，即認為在張拉至10%控制應力的時候已經將鋼絞線拉緊。但是，在實際施工中，當鋼束較長，彎曲部位較多的時候，10%控制應力的張拉力往往不足以將鋼絞線拉緊，此時在計算實際伸長量的時候會包含部分松弛長度，從而引起實際伸長量計算值偏大。

預防措施：《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50—2011）條文規定初張拉為10%～25%的范圍，實際張拉中應根據實際情況進行取舍。對鋼束長度30 m以下時，初應力宜取10%～15%；鋼束長度30～60 m時，宜取15%～20%；鋼束長度大于60 m時，宜取上限25%控制應力作為初應力；鋼束長度超過100 m時，需現場試驗來確定其初應力的大小。

當張拉系統異常時，也會造成伸長量值的異常。張拉系統異常包括拉力傳感器的異常、千斤頂的異常（未標定）等。

對此，需對系統數據進行復核，對張拉設備進行校核、檢修或更換。

2.1.7 實際預應力筋伸長量與理論計算值不一致

實際預應力筋伸長量與理論計算值不一致時，即理論伸長量值計算不準確，也會引起伸長量的異常。對此，應對理論計算伸長值進行全面復核，特別是孔道摩阻和管道偏差造成的摩阻損失；預應力筋彈性模量、截面積等關鍵取值是否合理，符合實際情況，必要時進行現場實驗測定。

2.2 預應力值的異常

圖1 鋼絞線和錨具編號

智能張拉是以預應力值達到設定值時的拉力作為張拉滿足要求的標準，故通常預應力值出現異常情況相對較少，可能的原因如下。

2.2.1 張拉力超限

張拉力超限一般是由于張拉設備異常引起的，張拉設備精度差、千斤頂力值傳感器故障、張拉設備故障等均可能引起張拉力超限。對于此類問題，需要對張拉設備進行校核、檢修或更換等。

2.2.2 張拉無力值或者拉力不上升

“線”—點對點即連成線，實現一對一的點燃，具體形式是“名師工作坊”。在圖1中，以導師O為中心發力點，聯系帶動周邊若干學校A、B、C、D、E的骨干教師，最大限度地激發骨干教師的主動性，提升其教學能力。

張拉無力值或者拉力不上升的原因主要如下。

（1）拉力傳感器故障或接觸不良。

（2）千斤頂未頂緊（見圖2）。對于一些預應力筋布置方向為斜下方的鋼束，在裝頂過程中千斤頂受自身重力作用不容易頂緊，初始張拉時會出現無力值的現象。針對此類情況，現場張拉人員需和裝頂人員隨時做好溝通，對千斤頂進行檢查并重新安放頂緊。

圖2 千斤頂未頂緊

（3）拉力無法正常上升。此類問題一般為張拉設備自身原因造成的，可通過調節溢流閥、檢查零配件有無漏油、緊固漏油的零配件、檢查千斤頂有無內泄漏等方式解決。

2.2.3 張拉力的突然松弛

（1）波紋管堵塞引起的張拉力突然松弛。

由于波紋管破損引起的管內水泥漿堵塞，造成鋼絞線與混凝土握裹，當張拉力上升到達一定程度時，原握裹位置水泥漿因碎裂等原因會引起張拉力的突然松弛并逐步恢復的現象。針對此類現象，若最終張拉力和伸縮量滿足要求可視為合格。同時，針對此類現象，建議進行反復張拉（不超過3次），適當增加持荷時間并盡早進行壓漿，以預防后期可能出現的張拉力再次突然松弛的現象。

（2）錨墊板面與孔道軸線不垂直或墊板中心偏離孔道軸線。

錨墊板安裝時沒有仔細對中，墊板面與預應力索軸線不垂直，造成鋼絞線與鋼絲束內力不一，當張拉力增加到一定程度時，力線調整，會使錨環突然發生滑移或抖動，拉力下降。

針對此類現象，應采取相應的預防措施：錨墊板安裝應仔細對中，墊板面與預應力索的力線應垂直，同時錨墊板要可靠牢固，確保在混凝土澆筑過程中不會移動。

（3）初始張拉應力過小。預應力筋張拉時拉力具有一個傳輸的過程，即端部顯示拉力滿足要求時內部仍可能呈現松弛狀態。當鋼束較長，彎曲部位較多的時候，初始張拉應力過小往往不足以將鋼絞線拉緊，隨著張拉過程的進展，內部松弛鋼筋的突然伸長同樣會引起張拉力的突然松弛。

對于較長的鋼束，應在初始張拉時進行合適的初始張拉力的測試，以在該初始張拉力下無明顯的應力松弛和伸長量無明顯異常為適宜值，并適當增加初始張拉力的持荷時間。一般智能張拉設備初張拉持荷時間固定（一般為30 s），可采用達到持荷狀態時暫停張拉的方法進行持荷。同時，張拉力達到設定應力時適當增加持荷時間（建議10 min以上），保證張拉力在鋼束內的傳輸均勻。

2.3 張拉設備不保壓

張拉設備不保壓一般由設備自身原因引起的，主要表現為3種情況：

（1）壓力上升到目標值后，緩慢下降到0。可通過更換電磁球閥、檢查千斤頂有無內泄漏等方式解決。

（2）壓力上升到目標值后，下降一定壓力再保壓。對此，可通過下調驅動頻率、降低電機轉速等方式解決。

（3）壓力上升到目標值后，迅速下降到0。對此，可通過更換單向閥等方式解決。

2.4 千斤頂不同步

千斤頂不同步一般是由于張拉設備本身引起的，通常解決方案有：

（1）檢查零配件有無漏油，緊固漏油的零配件。

（2）更換溢流閥。

3 結論

采用預應力智能張拉系統出現的數據問題原因主要可以分為：設備原因、計算原因、施工原因。其中設備原因和計算原因應盡量避免，施工原因應以預防為主，出現問題時應進行原因分析采取相應的處理措施。

[1]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2]江蘇省公路局.江蘇省普通國省干線公路建設工程橋梁預應力智能張拉與壓漿施工技術指南[Z].南京：江蘇省公路局，2013.

[3]劉柳奇，梁曉東，張忠山，等.橋梁預應力智能張拉壓漿系統施工工法[Z].長沙：湖南聯智橋隧技術有限公司.

[4]郝明，王立國，路昊.后張法預應力鋼束伸長值超限原因分析及預防措施[J].科技與企業，2012（8）：224-226.