高速公路智能張拉技術施工控制

吳文斌

摘 ? 要：我國地域面積遼闊，地形多樣，隨著社會經濟的不斷發展，橋梁工程項目不斷增多，特別是在跨越河谷、大山時候，基本以大型橋梁為主，橋梁上部結構跨徑10m～40m之間基本以預制梁為主，為了更好地保障這些大跨度橋梁工程施工建設的質量，當前多選擇預應力混凝土結構，既提高了結構的跨徑，又減輕了結構自重，節約材料，結構耐久，質量可控。基于此，智能張拉顯得尤為重要，文章首先簡要對預應力張拉工藝進行闡述，并對預應力張拉關鍵控制點進行介紹，最后對預應力張拉伸長量的計算進行分析，以供參考。

關鍵詞：高速公路;張拉;伸長量;控制

1 ?引言

預應力施工技術在大跨度橋梁工程中的應用有效地提升了橋梁工程的施工建設質量，在很大程度上提高了橋梁的可靠性與穩定性。除此之外，采取預應力施工技術還可以在一定程度上提升橋梁施工建設的效率，加快橋梁施工進度，減輕結構自重，節約材料，結構耐久，質量可控。不過在預應力施工過程之中，最為重要的一個環節就是張拉工藝，張拉工藝采用張拉力和伸長量雙控，以預應力為主，伸長量復核，但是伸長量復核不準，往往會導致張拉不準確，或者質量無法準確控制，因此須對張拉工藝加以重視。基于此，文章就張拉工藝詳細的分析與探究。

2 ?預應力張拉發展

預應力張拉由傳統的手工張拉發展到今天的智能張拉，利用計算機智能控制技術，通過儀器自動操作，完成鋼絞線的張拉施工。相比于傳統張拉，智能張拉優點突出：保證張拉數據準確安全、自動平衡緩釋泄壓技術，防止滑束、避免沖擊夾片;操作方便;精確施加應力;實現多頂兩端同步張拉;張拉記錄可以通過網絡上傳無法人為修改，實現了遠程控制，

3 ?智能張拉工作原理

根據張拉梁片，設置的張拉力及理論伸長量等參數，啟動張拉，計算機向油泵發出指令，按預先設定的參數進行張拉，同時，壓力傳感器采用高精度，能動態實時檢測系統中的液壓壓力。預應力錨固后，由計算機發出卸荷指令，組合控制閥令液壓缸同時退頂，完成工作流程。張拉結束退缸到位自動停止，消除過度退缸引發的爆頂事故。數據采集采用通過國家認證的高精度壓力傳感器，通過直接檢測油頂張拉油口壓力，精確控制張拉過程，實現張拉自動化。數據采用動態采集，每隔5s～10s采集力和頂行程，實時形成張拉曲線，完成后及時保存張拉數據并上傳，保證了張拉數據的完整性和可追溯性，在張拉過程中，確保持續穩定張拉力，消除摩阻轉向干擾，使工作夾片始終處于最小摩阻狀態，工具夾片始終處于靜力受壓狀態。減小力徑回縮，保證鋼絞線受力、伸長值達到標準。

4 ?智能張拉幾個關鍵工具

4.1 ?工具夾片

工具夾片是三片式，安裝工具夾片之前應在外側涂抹石蠟，內側保持清潔，防止鋼絞線滑絲或退頂工具夾片和工具錨板卡死，工作夾片是兩片式，兩者不能混用。

4.2 ?工具錨板

工具錨板放置于張拉千斤頂后端，工具錨板外圈大小應和千斤頂大小相等，過小會導致張拉鋼絞線不同軸，或者未對中導致鋼絞線受力不均勻（如圖1）。

4.3 ?限位板

限位板是張拉時候比較關鍵的工具，限位板一共兩個槽口，上面這個槽口是卡住工作錨板，這個圈的大小要和工作錨板相當，過大或者過小限位板無法對中，可能會導致滑絲，回縮值過大，槽口深度只要能卡住工作錨板，沒有具體要求，里面那個圈，對圈的大小、深度都有要求，圈太小，有可能工作夾片退出的時候掛到夾片無法退到位，導致張拉應力損失過大，并對鋼絞線劃傷過大，槽口深度決定了張拉時候夾片退出的深度，同時也是控制錨固回縮值的一個關鍵指標;槽口深度過大，張拉時夾片退出過多，錨固回縮時，一個回縮值過大，另一個有可能出現夾片收回不同步導致張拉完工作夾片兩片高度不一樣，這樣很容易滑絲，槽口深度過小，張拉時工作夾片無法退到合適位置，工作夾片還在緊緊的夾住鋼絞線，千斤頂在往外拉鋼絞線，這樣會出現鋼絞線劃傷，應力損失過大，嚴重的出現斷絲，并且限位板的孔距必須和工作錨板孔距匹配，要不同樣會出現鋼絞線劃傷，規范對鋼絞線劃傷是有要求，劃傷過大對鋼絞線保壓，后期運營都有很大的隱患，因此限位板的選擇必須和錨具、夾片配套使用。市面上有多種錨具，每種錨具或者每個廠家生產的錨具都必須有配套的限位板，本文舉YJM型夾片錨具配套標準直徑15.2mm鋼絞線的限位板槽口深度是8.4mm，鋼絞線直徑每增大或減小0.1mm，限位深度要增加或減小0.4mm，限位槽的深度必須和工地鋼絞線實測直徑相匹配，YJM型錨具具體限位槽深度和鋼絞線直徑匹配見表1。

圖2是限位板和工作錨板不匹配，孔內和圈壁都有劃傷。

5 ?預應力張拉伸長量計算

5.1 ?回縮量的確定

首先根據GB/T 14370—2015規范，回縮值有兩種測量方法，一種是直接測量法，一種是間接測量法，而我們智能張拉測量的回縮值就是直接測量法，當鋼絞線張拉到100%并進行保壓錨固時，測量鋼絞線在錨墊板外的長度（L1），因為工作錨板和限位板是一個相對靜止的，所以可以理解此時限位板上槽口抵住工作錨板到工具夾片的長度（也就是錨固收頂之前100%頂行程），錨固之后泄壓收頂，規范為回油至油壓為1MPa時，測量鋼絞線在錨墊板外的長度（L2），但是當1MPa時，我們千斤頂早已經不受力，所以我們通常當收頂為10%時測出的頂行程，作為錨固伸長值，回縮值=L1-L2-L3，L3為工作錨和工具錨之間鋼絞線的理論伸長值。

直接用限位板槽口深度減去張拉完工作夾片外露長度，作為回縮值，其實這種方法只能粗略對比出回縮值的大概。比如我們用的錨具，配套的限位板槽口深度為8.4mm，張拉完工作夾片外露長度為2m～3mm，所以我們的回縮值粗略估計應該大于5.4mm，因為張拉時工作夾片退出，完全抵住限位板底部，收頂后，夾片外露3mm左右，但是夾片收回的同時鋼絞線同樣有一個往梁體內的收縮，所以我們的回縮值應該大于5.4mm，

錨固回縮值=100%張拉力對應的頂行程（L1）-錨固后伸長量（收頂到10%對應的頂行程L2）-工作端伸長量（3.6mm），這個值前面說的是介于5.4～6之間，規范要求不能大于6mm，但是有可能放張時兩端不同步，會出現一端數據大于6mm的情況，但是兩端加起來不能大于12mm，并且錨具檢驗報告上為5.8mm，實際我們張拉出來的回縮量兩端應該在11.5mm～12mm之間，規定這個值的目的就是控制應力損失不能過大，這就對錨具提出了很高的要求，同時對張拉設備也提出了很高的要求，首先要具備測量回縮值功能，其次兩邊還得同步，如果不同步，那回縮值肯定有一邊大于6mm，此值不參與計算伸長率誤差，只是一個控制我們應力損失的一個數。

5.2 ?伸長量的確定

10%對應的伸長量指的是10%所對應的頂行程;20%對應的伸長量指的是20%所對應的頂行程; 100%對應的伸長量指的是100%對應的頂行程，也就是前面說的L1;100%張拉力指的是千斤頂應該拉到的力，設計張拉力指的是錨下控制張拉力，他們的差值是錨口損失，我們這邊測的錨口損失為4%，也就是100%張拉力=設計張拉力[×]（1+0.04）。

工作端伸長量指的是千斤頂里面的鋼絞線在100%張拉力的伸長量，我們標頂的長度大概50cm，所以算出來是3.6mm，相應的如在千斤頂前面加傳力裝置，那這個長度也要做相應調整。

錨固后伸長量指的是收頂到10%所對應于的頂行程，也就是前面說的L2。

錨固回縮值=100%張拉力對應的頂行程（L1）-錨固后伸長量（收頂到10%對應的頂行程L2）-工作端伸長量（3.6mm）。

鋼絞線內縮量均值指的是工具夾片在張拉之前外露量-張拉到100%工具夾片外露量，張拉完每一束張拉機會提示輸入這兩個數，這個數需要通過測量張拉前后工具夾片外露差距得到。

總伸長值=100%張拉力對應的頂行程+20%張拉力對應的頂行程-2[×]10%張拉力對應的頂行程-2[×]工作端伸長量-2[×]鋼絞線內縮量均值。

伸長率誤差=（理論伸長量-總伸長值）/理論伸長量[×]100

圖3記錄了整個張拉過程，兩根線分別反映力的變化和頂行程的變化，壓力回到10%，有一個拐點，此處是記錄回縮量的一個過程，張拉過程中，每隔5s收集頂行程，張拉完成形成張拉曲線，數據上傳，完成遠程監控，整個張拉過程質量可控。

6 ?結束語

綜上所述，隨著大跨度橋梁施工建設增多，預應力智能張拉技術應用越來越廣泛。在張拉過程中，智能張拉比傳統張拉優勢明顯，但是對張拉工藝，張拉細節，工具錨提出了更加明確要求;預應力是整個橋梁上部結構受力的主要構件，張拉工藝控制好，對提高整個橋梁使用壽命有相當重要的意義

參考文獻：

[1] 王瑞斌.預應力張拉伸長量及回縮量量測方法探討[J].鐵路建筑技術，2018（z1）.

[2] 宋龍飛.淺談預應力張拉伸長量測定與控制的探討[J].科技風，2009（24）.