預應力智能張拉質(zhì)量控制

[摘要]近年來隨著預應力技術(shù)的迅速發(fā)展，在高速公路、鐵路等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，而智能張拉是實現(xiàn)預應力技術(shù)的關(guān)鍵。本文主要以潛石高速公路的施工為例，分析了橋梁預應力智能張拉的施工控制。

[關(guān)鍵詞]預應力；箱梁；智能張拉；質(zhì)量控制

現(xiàn)階段我國橋梁預應力張拉施工中，多采用的是人工張拉，這種傳統(tǒng)的施工操作，會出現(xiàn)人為因素不可控制、同步精度無法保證、有效預應力難以達到設計要求等現(xiàn)象，影響預應力使用效果，嚴重時會危害橋梁結(jié)構(gòu)安全問題。為了確保橋梁預應力施工質(zhì)量符合設計和相關(guān)規(guī)范要求，潛石高速項目采用智能張拉系統(tǒng)進行小箱梁預應力施工，改變舊有施工工藝，實現(xiàn)了智能張拉全過程控制，基本上消除了人工張拉中測量精度較低，容易引發(fā)人員傷害安全事故等問題，在保障預應力張拉施工質(zhì)量的同時，大幅提高了施工管理水平和效率，確保了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

1、工程概況

潛江至石首高速公路劃分為潛江至江陵段（以下簡稱本項目）與石首長江大橋及南北兩岸接線工程兩段。本標段總體呈南北走向，起訖里程K4+950～K11+028，線路全長6.028km。起于潛江市浩口鎮(zhèn)以西與漢宜高速交叉，對接規(guī)劃向北延伸的棗陽至潛江高速公路，路線向南于幸福公路以東布線，經(jīng)西河、觀音庵、永興村，在永興設置永興互通連接規(guī)劃中的S322，本標段有25米預制箱梁358片、30米預制小箱梁41片、13m空心板491片，橋梁上部采用預應力混凝土簡支箱梁，橋面連續(xù)，按全預應力構(gòu)件設計。主梁采用C50混凝土，φs15.2高強低松弛鋼絞線，標準強度fpk=1860Mpa，彈性模量1.95X105Mpa。錨固體系空心板梁采用M15-3型和M15-4型錨具及其配套設備；箱梁正彎矩采用M15-3、M15-4、M15-5圓形錨具及其配套的配件，預應力管道采用圓形金屬波紋管。

2、智能張拉系統(tǒng)及工作原理

LZ-5903預應力智能張拉系統(tǒng)主要由預應力智能張拉儀、智能千斤頂、自帶無線網(wǎng)卡的筆記本電腦、高壓油管等組成。詳見圖1、2。

智能張拉系統(tǒng)操作簡單，適合各種施工場地環(huán)境。借助智能張拉系統(tǒng)，可以自動讀取梁板參數(shù)，計算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進退油，位移傳桿器測量伸長量，并實時無線采集油壓與位移信息，自動生成預應力張拉記錄表等功能。全程無需人工干預，且具有錯誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉審核等張拉過程控制。通過計算機來控制張拉施工過程，完全改變了傳統(tǒng)的通過人工來操縱油泵進行張拉操作，真正地實現(xiàn)了張拉的同步性控制。

3、智能張拉施工工藝

3.1設備安裝

在張拉作業(yè)之前，相關(guān)技術(shù)人員和監(jiān)理人員對構(gòu)件進行檢驗，其檢驗結(jié)果符合質(zhì)量標準要求后方可進行。根據(jù)此設備的使用說明及要求，現(xiàn)場施工作業(yè)人員開始收編穿索、穿索、安裝千斤頂（工作錨及夾片）等施工程序，具體安裝程序如下：

（1）先安裝工作錨板，限位板，再安裝專用千斤頂，最后安裝工具錨板。安裝工作錨板時需注意與波紋管嚴格對中，工作錨板平面與管道垂直。夾片與錨圈錐孔不應粘附泥漿或其它雜物，且不允許銹蝕，若有輕微浮銹，應徹底清除，并打緊工具錨板處夾片。

（2）連接千斤頂油管，接油表并接通油泵電源。

（3）開動油泵，將千斤頂活塞來回打出幾次，以排出可能殘存于千斤頂缸體中的空氣。

3.2智能張拉

（1）在計算機上啟動智能張拉操作系統(tǒng)后，通過wifi與兩臺智能張拉儀進行連接。按照工程實際情況填寫好工程概況和張拉梁板的工程信息。

（2）啟動“智能張拉系統(tǒng)平臺界面，輸入待進行張拉的梁體、千斤頂?shù)认嚓P(guān)信息，包括項目名稱、施工單位、監(jiān)理單位、各千斤頂線性關(guān)系、鋼絞線物理性能等。并將智能張拉儀與計算機通過wifi進行連接。

（3）單擊“顯示參數(shù)”，彈出“張拉梁參數(shù)設置”界面，按照張拉程序填寫參數(shù)。

張拉油壓值計算：

設標定公式為y=ax+b（其中y表示油壓值，a為標定公式中的系數(shù)，x為應力值：一般為193.9乘以鋼絞線根數(shù)或195.3乘以鋼絞線根數(shù)，b為修正值）

如：設標定公式為y=0.0228x+0.1272，孔道含有7根鋼絞線，張拉到20%行程，則該行程的油壓值（單位：MPa）為：

v=0.0228*193.9*7*20%+0.1272

根據(jù)一般經(jīng)驗，在100%行程下，250T千斤頂油壓值約為4.5MPa/每根鋼絞線，150T千斤頂油壓值約為6.5MPal每根鋼絞線。

（4）參數(shù)填寫錯誤會造成嚴重張拉事故，必須反復檢查。填寫完“張拉梁參數(shù)設置”中的參數(shù)后，單擊“確定”，完成參數(shù)設置工作。待各項準備工作做好后，啟動張拉。張拉完成后數(shù)據(jù)自動生成，對整個張拉進度、延伸率、等過程進行全面掌控。如有不符合質(zhì)量要求發(fā)生時，系統(tǒng)將及時預警，并提供預應力張拉控制“平均張拉力”和“理論伸長量”分析指標，分析原因，及時積累數(shù)據(jù)，可還原張拉過程，積累施工經(jīng)驗，實現(xiàn)質(zhì)量管理的嚴密性。

（5）LZ-5903智能張拉儀通過張拉操作系統(tǒng)控制專用千斤頂按預先系統(tǒng)編制的張拉順序進行對稱均衡張拉，張拉過程以控制應力為主，伸長量為輔。張拉順序遵循均勻?qū)ΨQ，偏心荷載小的原則，以確保構(gòu)件受力均勻，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎現(xiàn)象，防止混凝土產(chǎn)生超應力、過大的附加應力或變形。

（6）油泵供油給千斤頂張拉油缸，按三級加載過程依次上升油壓，分別為10%（初應力即計算伸長值的起點），20%、100%。

（7）張拉過程中智能張拉平臺系統(tǒng)對每一級進行測量和記錄，測量每一級張拉后的活塞伸長值的讀數(shù)，并隨時檢查伸長值與計算信的偏差。

（8）張拉時通過智能張拉系統(tǒng)控制好專用千斤頂加載速度，確保給油平穩(wěn)，持荷穩(wěn)定。加載至控制應力的10%、20%時分別持荷30S，達到100%控制應力時持荷5min，在持荷過程中出現(xiàn)卸壓時，智能張拉儀會自動進油補拉，使得持荷過程中始終維持控制應力。

（9）張拉過程中，系統(tǒng)將自動校核測量數(shù)據(jù)，當實際伸長值與理論伸長值相差大于正負6%時系統(tǒng)將自動報警，停止張拉。待查明原因排除問題后，方可進行下一步的工作；當張拉過程中出現(xiàn)兩端伸長量差值超過3cm時，智能張拉儀會自動將伸長量過長一端暫停，等待另一端。當兩端基本處理平衡再同時進行張拉。

結(jié)語：

通過25米箱梁施工中運用LZ-5903預應力智能張拉系統(tǒng)，從已完工的121片梁板張拉數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，張拉施工效果明顯，最大延伸量誤差在2%以內(nèi)，實際伸長量與理論伸長量相差絕對值不到1毫米。基本杜絕了人工對張拉施工的不利影響，保證了橋梁預應力的施工質(zhì)量。系統(tǒng)能夠自動讀取梁板參數(shù)，智能計算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進退油，實時無線采集油壓與位移信息，自動生成預應力張拉記錄表等。全過程無需人工干預，且對錯誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉審核等張拉過程實行控制。系統(tǒng)操作簡單，容易上手，適合各種施工場地環(huán)境，大幅度的改變了傳統(tǒng)施工的種種弊端，有效提高了施工的精確度（精度0.5%）。

潛石高速公路在小箱梁預應力智能張拉精細化施工中積累了寶貴經(jīng)驗，不僅降低了施工中人為因素的影響，減少了張拉施工的誤差，同時節(jié)約了施工成本，提升了施工質(zhì)量，保證了橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，大大地降低了橋梁全壽命周期成本，目前已經(jīng)在全線開始推廣應用。