橋梁工程預應力智能數控張拉施工技術

溫家龍

（贛州市公路發展中心信豐分中心，江西信豐331600）

0 引言

智能數控張拉技術在橋梁項目建設領域中作用很大，能夠實現快捷的施工效果，對推進橋梁項目工程的開展有著重要幫助，所以在項目開展階段要按照預應力智能數控張拉技術的應用標準做好工藝的規范，這樣才能夠提高橋梁工程項目的施工質量以及施工效果。

1 智能張拉設備功能特點

第一，張拉力精確控制。智能張拉系統通過智能系統控制，利用系統可以精確的控制千斤頂施加的預應力參數值，保證誤差不會超過±1%，避免因為張拉不準確而導致出現開裂、下撓等危害，對于提高結構安全性和質量水平有重要價值，減少資金投入。第二，保證延伸量測量的精確性。通過系統裝載的傳感器能夠直接確定鋼絞線的延伸量，將其傳輸到計算機內，可以自動化計算延伸量參數，檢驗是否符合技術標準，達到有效控制，精度合格。第三，同步對稱張拉施工。一臺計算機可以實現兩臺或者多臺千斤頂的控制，同時、同步張拉施工，多臺千斤頂頂升作用力相同，避免因為張拉不同步而出現扭曲等危害性問題。這一系統達到控制的精度與標準，保證預應力施工質量達到設計的標準，確保橋梁安全性、耐久性符合要求，不僅能保護人們的生命安全，還能夠降低項目運行的成本，所以是一種非常先進且有實際應用價值的技術。第四，張拉環節規范化管理。利用一鍵操作可以完成張拉作業，實現智能化的控制，沒有人為、環境等要素的干擾和影響，并且做好停頓點、加載速率、持荷時間等張拉階段的控制，符合技術要求。通過規范張拉控制，減小張拉環節的損失，達到設計標準的要求。第五，進行質量控制。業主、監理、施工、檢測單位同時進入相同的互聯網平臺中，進行實時交互管理，不會受到時空的限制，能夠隨時掌握橋梁施工的具體情況，利用張拉控制減小預應力的損失，保證預應力達到設計標準。第六，遠程監控。利用系統可以實現遠程監控，隨時掌握技術參數，做好質量管控，提升管理效率[1]。

2 預應力混凝土的重要性

預應力主要是通過人為在混凝土結構內施加內部應力，利用混凝土的鋼筋張拉應力作用，讓其形成良好的運行狀態，可以消除荷載形成的拉應力，進而可以保證混凝土結構部件內應用荷載而不會發生開裂的問題。預應力張拉施工作業是預應力施工的重要環節，對于提高整體結構的質量會產生積極的影響。預應力筋張拉施工要解決伸長值、預應力錨固損失、孔道摩擦損失、應力松弛損失等問題，同時其傳力的系統比較復雜。預應力筋張拉力的參數高低，對于張拉施工的質量有著直接的影響。張拉力越大，預應力值也會越高，結構部件的抗裂性也就越好；但是預應力筋在使用中，容易出現應力過大的情況，結構部件發生裂縫的載荷與破壞載荷是比較相近的，而很多破壞前并不會有預兆，一旦發生，就會導致較大的危險。此外，如果張拉力過高，結構部件反拱過大或者預拉區發生裂縫的危險。反之，張拉環節預應力損失較大的情況，有效應力值也就會越小，構件會過早的出現裂縫問題，這也是不安全的。預應力張拉施工必須做好全面控制，這是提高運行安全性的關鍵，只要精度不合格，輕則造成錨固端出現裂紋、反拱過大，重則會造成結構發生橫向裂縫、拉斷等事故，從而導致嚴重的安全事故發生，給人們的生命財產造成嚴重的威脅。

3 施工準備

智能張拉系統包含千斤頂、泵站、控制系統、傳感器等部件。

其一，單束預應力兩側同時張拉，見圖1。

圖1 單束預應力兩端同步張拉

其二，束預應力兩端對稱同步張拉。

其三，千斤頂主要是通過預應力束加載執行結構形式，需要設置兩側位移傳感器系統，并且利用千斤頂來測量活塞量數據，實現壓力的控制。

其四，泵站系統包含主、副站的系統形式，給系統提供動力系統，保證啟動、調壓、卸荷、故障報警等方面實現同時運行。在泵站系統內，具體是電機、泵組、換向閥、溢流閥等部件構成，利用壓力傳感器獲取壓力參數，對保證運行效果有重要作用。

其五，做好程序控制，主要是通過手提電腦、控制系統、開關量、模擬量、變頻器等控制，在施工中要通過傳感器獲取相應的數據信息，然后應用電磁閥、變頻器動作控制，在現場進行預應力參數的精確性控制，從而可以保證數據有效的控制，并且利用網絡實現系統連接控制，將各種數據存儲到計算機內，實現全面控制[2]。

4 施工工藝分析和研究

4.1 工藝流程

智能數控張拉工藝可見圖2。

圖2 智能數控張拉工藝流程圖

4.2 操作要點

4.2.1 準備工作

（1）在張拉工作前，需要準備的系統使用的配套設施，比如限位板、錨具、夾片、計算機等相關設施準備充足，各項性能符合運行的要求，完全滿足系統功能的標準。

（2）根據張拉工作的清單，實現系統設備準備和清點，保證其完整性，數量符合要求，配件滿足使用的需要。

（3）進行智能張拉千斤頂的編號控制，在使用之前，工作人員對現場單位實施標記和控制，保證張拉參數符合應用的要求，確定具體的公式來計算。

（4）明確張拉部件。張拉施工開始前，對各個部件尺寸進行全面的控制，確保其強度、剛性方面都符合要求，完全按照設計方案的要求進行制作，如果無法達到張拉設計標準，強度也要控制在設計標準的80%以上；張拉作業前，檢查錨墊板下部以及周邊結構部位混凝土強度性能，如果密實度不夠或者有其他質量問題，需要技術補強處理，在強度合格后才能進行張拉施工。

（5）及時進行張拉交底，學習相關的技術軟件和操作規程。

（6）設置張拉設備。張拉設備應該選擇在張拉結構部件的側面，保證不會給結構部件產生任何的影響，達到張拉施工的標準，完全符合使用的標準要求[3]。

4.2.2 電源線連接

由電力工程師對現場電路進行檢查，三項電源符合連接的要求，接電箱內一般都標設置有2、4、6 位置火線，字母N 為零線。保證直接把接頭弄斷，電線連接工作結束后，應用試電筆做好檢查，以滿足運行的壓強。如果系統帶電，則禁止連線作業，且要確保插頭連接穩定、牢固，不會給系統的運行產生負面的影響。

4.2.3 主機與千斤頂連接

主機和千斤頂連接穩定之后，要進行全面的檢查，保證張拉設備接頭位置上油管連接達到密封性要求，沒有發生漏油的問題，進油管與回油管順利設置，不能存在交叉設置的情況。油管連接時應用銅墊片的方式以防止發生漏油的問題。進油管安裝要臨近數據線接口，應用保護彈簧進行接口部位的保護處理；回油管安裝要遠離數據線接口，一側直接和千斤頂安全閥油嘴連接。

4.2.4 專用千斤頂、天線、數據線安裝

限位閥安裝結束后，保證千斤頂安裝符合要求，一般可以采用手拉葫蘆等固定處理。安裝結束后，立即進行工具錨和夾片的安裝。工具夾片安裝要達到國家標準的要求，如果沒有起到一定作用，說明其伸長量已經嚴重超出設計方案的標準要求。利用張拉儀和千斤頂連接，掌握其運行的數據，在一個張拉工作完成后，不能影響數據線的運行，保證移動性合格。為了保證張拉達到均勻性的要求，需要使用梳編傳輸的方式進行施工，然后安裝儀器天線。安裝結束后，現場作業人員進行各個部件的檢查和控制[4]。

5 智能張拉注意要點

一是在作業現場加強張拉工藝控制，執行現場施工作業標準的要求，作業人員必須經過培訓才能進入工作崗位中，并且加強防護與管理，確保現場施工的安全性。二是錨具安裝達到準確性的要求，結構或者部件必須達到強度與彈性模量的要求。三是智能張拉設備軟件調整到主界面，檢查軟件分析和控制數據，達到正常的狀態才能進行后續的張拉。開啟設備按鍵再次進行梁板兩側千斤頂的調整，保證是匹配設置的，并且開啟兩側部件同時張拉施工，達到電機運行穩定性的要求。四是千斤頂的安裝階段，工具錨要和前端的錨結構對正，保證每根預應力都符合順直的要求，不會發生偏差的問題。張拉施工環節，千斤頂、預應力錨筋、錨具必須布置在同一直線上。五是預應力筋張拉環節，保證張拉順序和壓力符合要求，嚴格執行壓力控制的要求，達到運行標準，順序符合要求，且可以超出設計標準約5%，但是在任何情況下都不能超出最大設計標準。六是預應力筋張拉時，必須做好應力控制，伸長值符合設計的標準。實際伸長值進行測量，與理論伸長值對比分析，保證其偏差不會超出規定的要求，通常偏差不超過±6%，否則不能持續性張拉施工；如果發現偏差嚴重，組織技術人員檢查形成原因，結合情況做出改進和調整，合格后才能開始繼續張拉。環形筋、U 型筋半徑較小的情況下，實際伸長值與理論伸長值必須經過試驗檢測合格，不會超出設計標準的要求。

6 張拉作業完成

首先，每個部件張拉施工后，先關閉操作設備，然后切斷電源，確認安全后拆除千斤頂。其次，張拉施工后，做好設備保管工作，對于暫時不使用的設備必須組織人員進行管理，加強養護維護管理，不會發生損壞的問題。最后，下次張拉設備使用前，應消除偏差和影響，保證張拉施工的精度合格。通過測力傳感器進行張拉檢測的過程中，必須保證其參數符合要求，且每年經過一次國家檢定，合格后才能投入使用。

7 橋梁預應力張拉時常見控制要點

7.1 預應力鋼筋張拉伸長量不夠

7.1.1 主要原因

（1）預留管道順直度不足，會導致管道和預應力筋存在摩阻力增大的情況，因為平均張拉應力的下降，導致伸長值無法滿足要求。

（2）張拉施工前，先應用預應力筋穿越混凝土管道的形式，管道漏漿將部分預應力筋進行連接，達到穩固性的要求，張拉環節應該保證預應力筋的拉力為零，伸長量基本為零，總伸長量無法滿足要求。

（3）經過檢測分析實際伸長量參數和理論計算參數有差異時，彈性模量數據存在明顯差異。

7.1.2 防治措施

（1）預埋預應力管道的環節，各個坐標位置都必須進行控制，達到精度的要求，固定達到牢固性、穩定性的要求，管道順直度合格。混凝土振搗施工階段，不會存在觸碰管道的情況，也不會導致管道發生位移。

（2）混凝土澆筑與振搗施工階段，都必須做好管道的防護處理，不能使插入振搗器和管道有接觸，距離符合要求，防止發生管道偏移或者漏振的問題，同時組織專人間隔10～20min 把預應力筋張拉施工，直到最后澆筑后達到初凝的狀態。一是需要進行預應力筋的檢查，確定水泥漿是否達到緊固性要求；二是利用推拉預應力筋的方式直接將其拉入凹槽內，保證管道達到平滑性的要求。預應力鋼筋張拉前，可以進行再次張拉施工，以保證不會發生凝結的情況。

（3）計算理論伸長值，同時根據試驗進行彈性模量參數的確定，以得到具體的試驗數據信息。

7.2 管道堵塞預應力鋼筋

7.2.1 主要原因

（1）因為管道連接處理不到位或者管道存在小孔，也可能是振搗不合格容易導致漏振的問題，澆筑環節發生漏漿的情況，結構性能下降。

（2）穿越預應力鋼筋的過程中，端頭部位的波紋管損壞而發生彎曲的問題。

7.2.2 防治措施

（1）波紋管安裝前要做好全面檢查，保證沒有小孔等問題，如果存在，需要使用膠帶封閉。

（2）加強波紋管安裝質量控制，保證接頭平滑，沒有發生卷曲變形的問題，使用膠帶包裹，確保不會發生漏漿的問題。

（3）澆筑最后一層混凝土結構，達到初凝的狀態，使用兩根長度稍微超出結構的滑拉塊鋼筋進行來回穿越，逐步地拉平一些有缺陷的位置，達到結構平滑性的要求。

7.3 張拉拱度或放張拱度偏大或偏小

預應力結構部件張拉或者放張的過程中，結構部件受到預應力筋的持續作用，因為截面存在偏心壓力，所以會形成拱度的情況，這樣并未明確標準，難以達到設計的要求，但是也能夠反映出技術指標。施工作業人員需要根據具體的情況展開測量和控制，保證各個結構部分都處于可控的范圍內，各項技術參數合格，預應力張拉和放張的施工質量達標。

8 結語

橋梁工程預應力智能數控張拉施工技術有著非常明顯的優勢，符合安全、精度、同步、自動控制的標準，能夠達到張拉施工的標準要求，可以推廣應用。該技術可以消除張拉施工的質量缺陷，促進施工總體水平的提升，可以在建筑工程中廣泛投入使用。