智能數控張拉技術在市政橋梁中的應用

張凱

摘 要：科技的進步必將帶來施工方法的革命，建設工程智能化逐步在施工生產中大面積推廣，在橋梁施工過程中尤為突出，橋梁工程施工具有施工難度大，結構安全性高，使用周期長等特點，橋梁工程預應力使用較為廣泛；通過計算機與施工設備的有效結合，較方便的得到了相應的張拉數據，提高了工程的施工質量。

關鍵詞：智能數控；張拉技術；市政橋梁；應用

中圖分類號：U445-65 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0140-03

Abstract： The progress of science and technology will bring about the revolution of construction method， and the intelligence of construction engineering will be popularized in a large area in the construction production step by step， especially in the process of bridge construction. The construction of bridge engineering is difficult and the safety of structure is high. With the characteristics of long service cycle， bridge engineering prestress is widely used； through the effective combination of computer and construction equipment， the corresponding tension data are conveniently obtained， and the construction quality of the project is improved.

Keywords： intelligent numerical control； tension technology； municipal bridge； application

1 概述

預應力施工技術目前在國內較為成熟，主要按張拉時間分為先張法和后張法，先張法是為了提高鋼筋混凝土構件的抗裂性能以及避免鋼筋混凝土構件過早出現裂縫，而在混凝土構件預制過程中對其預先施加應力以提高構件性能的一種方法。后張法，指的是先澆筑混凝土，待達到設計規定強度后再張拉預應力鋼材以形成預應力混凝土構件的施工方法。按張拉形式又分為一端張拉工藝和兩端張拉工藝。混凝土橋梁工程中，一般為節省材料，橋梁的跨度較大，易出現梁的下撓和混凝土開裂的現象，使用預應力技術提前給構件梁一個向上的作用力，應對結構本身受到的荷載。

預應力張拉技術傳統施工技術逐步地被智能張拉技術所取代，其中的智能張拉技術的優點較傳統技術有很多優點，如引申量控制精確、張拉力均勻、施工方法簡單和施工速度快等。各項指標能夠清晰的反映在計算機屏幕上，并自動生成張拉記錄等。

2 項目應用

2.1 工程概況

滎陽市某市政橋梁工程位于河南省滎陽市，橋長270m，橋面寬度40m，共9孔，每孔長度30m，每孔上設12片預應力組合箱梁，采用先簡支后連續的設計；單片組合箱梁正彎矩張拉孔8個，支座負彎矩張拉孔7個，108片需張拉1620次，工程量較大，在張拉過程中選用GB1006型智能數控張拉設備。箱梁張拉孔布置見圖1。

2.2 智能張拉參數

（1）混凝土要求。預應力組合箱梁采用強度為C50混凝土，張拉前混凝土強度及彈性模量達到設計規范理論值的90%，養護周期不少于7天。

（2）鋼絞線要求。正彎矩鋼絞線采用5φs15.2預應力低松弛高強度鋼絞線，抗拉強度標準值為fpk=1860MPa，鋼絞線應提前見證取樣送檢，合格后方可施工。

（3）施工要求。采用兩端同時張拉技術，施工過程采用張拉力和引申量雙控，錨下控制應力為0.75fpk=1395MPa，實際引申量和設計值偏差控制在±6%之內。鋼束引申量要求見表1。

預應力張拉正彎矩鋼絞線應力為976.5kN。兩端同時張拉采用兩個100t液壓穿心式千斤頂與智能張拉設備配套使用。

（4）張拉順序。主梁預應力鋼束以對稱與構件截面的中軸線、上下左右均衡為原則張拉，同時考慮不使構件的上、下部混凝土應力超過容許值，順序為N1→N3→N2→N4。張拉控制為0→10%σcon→20%σcon→100%σcon→錨固，達到設計張拉力和引申量后持荷2min[1]。

2.3 預應力鋼筋張拉

2.3.1 張拉前準備工作

（1）制定專項施工方案，并進行方案的審批和交底工作。（2）張拉前張拉用千斤頂必須標定合格后報送監理單位審核后方可施工。（3）預制組合箱梁強度和彈性模量達到設計強度的90%，并由試驗室出具試驗報告。（4）鋼絞線及錨具經見證取樣復試合格后，并出具試驗報告。（5）現場作業人員經過安全技術交底，現場采取防護措施，衛生干凈，張拉支架安全可靠。（6）向監理單位提出張拉申請單，經監理單位簽字同意后方可張拉。

2.3.2 張拉過程控制

（1）首先應進行試張拉，由專業人員在計算機上進行輸入參數和工程基本信息，過程中由施工技術人員和監理人員進行檢查，采用同一種張拉方法，在非橋梁構件上進行張拉試驗，各項指標運轉正常后方可進入全面張拉作業。（2）將鋼束整理均勻，穿過定制夾具，安裝夾片，夾片安裝要牢固，防止出現滑絲現象。（3）安裝張拉千斤頂，千斤頂的受力面要清理干凈，無其他雜物，并緊貼夾具，安裝千斤頂工作夾具和夾片。（4）現場技術人員和監理人員確認現場施工情況，連接智能張拉設備，確認各項參數是否正確，由監理單位發出張拉命令。（5）張拉時檢查計算機上各項指標參數，觀察張拉曲線，如有特殊情況應中止張拉。張拉達到設計應力和引申量后持荷2min，觀察計算機數據是否發生變化，如正常，張拉工作完成，緩慢卸載回油，切割多余部分鋼絞線，壓漿封錨。

2.3.3 張拉過程的問題處理

（1）滑絲問題：鋼絞線上有雜物和油污易出現鋼絞線的滑絲，采用單根前卡式千斤頂和退錨器將夾片取出，更換新夾片，再進行張拉，如滑絲嚴重，應全部卸荷重新施工。（2）斷絲為題：如鋼絞線原材質量問題和張拉力過大易發生斷絲，首先張拉后要進行鋼絞線的檢查，確認有無斷絲現象，如有斷絲情況發生確認斷絲數量是否滿足設計要求并做好記錄，如超出設計要求，應進行更換。（3）智能設備失靈：計算機的使用在一定程度上會發生突然的關機、無信號和參數顯示錯誤情況，張拉設備也會出現突然不工作的情況，針對此問題要在張拉前嚴格檢查計算機的運行情況和信號強度，重新調試，如在張拉中出現此問題，應立即停止張拉，必要時應進行全部卸荷和更換鋼絞線。

3 優點和優化

3.1 較傳統工藝，智能張拉系統有著部分較大的優越性

（1）操作簡單：只需將參數輸入進計算機，憑借控制程序，操作系統中各設備的運行。（2）數據清晰：每次張拉的結果直接輸出數據表格，直觀的顯示張拉的各項參數，不需要再進行引申量的測量工作。（3）過程控制：張拉的過程可以在計算機上和現場實際情況相結合，對突然出現的問題反映直觀，如張拉曲線、張拉力和引申量。（4）節省人工：整個總包工程包含兩座橋梁，此一座橋梁張拉次數達到1620次，兩座橋梁達到3500多次，工期緊任務重，相對人工節省能達到30%以上。（5）精度較高：整個張拉過程無斷絲現象發生，引申量控制在標準范圍之內，預應力在工程中的作用充分的發揮，對質量控制有利張拉結果見表2。

3.2 在施工過程中也發現了一些不足之處

（1）完全的依賴智能設備和無線傳感系統，標定次數較多，需要有備用設備。（2）使用計算機無法避免發生計算機死機和系統運行中止情況的發生，應采用智能和傳統相結合的方式進行施工，避免出現上述問題導致材料和人工的浪費。（3）信號的強弱影響無線系統指令的傳送工作，會發生發送指令無法傳達到智能設備，控制其他信號的干擾工作尤為重要。（4）雖然是智能張拉系統，但智能化的程度還不夠，隨著AI的迅速發展，未來張拉機器人會逐步替代張拉的整個過程，只需維護各項設備就可完成全部的張拉作業。

4 結束語

智能張拉的應用減少了施工生產的作業人員，也就是未來人們將和智能系統爭搶工作機會，未來的建筑工程必將是全方位智能化的工程，從項目立項到設計，再到施工和維護，整個過程智能化達到全覆蓋，這種勞動密集型產業將被逐步取代。

參考文獻：

[1]CJJ2-2008.城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S].中國建筑工業出版社.