预应力智能张拉技术在桥梁施工应用研究

预应力智能张拉技术在桥梁施工应用研究

张瀚丹

张瀚丹

广西壮族自治区邕宁公路管理局

摘要：随着高速公路施工技术的提高，智能预应力技术的应用在高速公路桥梁建设中已经越来越广泛，智能张拉能解决张拉中存在的问题，可以有效的控制施工质量，本文对预应力智能张拉技术进行研究，希望对桥梁施工的建设者具有指导和借鉴作用。

关键词：预应力；智能张拉；桥梁工程

近年来，随着高速公路的大规模建设，预应力连续梁桥数量越来越多，而根据目前已经建成的预应力桥梁调查和检测结果表明，相当部分的预应力桥梁质量隐患来源于预应力张拉施工不规范和缺乏有效的质量控制手段。如何改进和细化施工技术使预应力张拉能有效地完成，如何对整个桥梁预应力工程加以控制，已经成为亟待解决的重要问题。然而，传统的预应力张拉控制方法由于受到监测手段的限制，其同步精度根本无法保证。张拉中停顿时间不充分，使得预应力筋回缩、锚具变形等原因引起的预应力损失十分大，严重影响有效预应力的建立。如何严格控制有效预应力的大小及其不均匀度，确保桥梁预应力张拉施工质量符合设计和规范要求，是解决当前因施工不当而造成桥梁预应力病害问题的最有效、最直接的方法，具有重大的现实意义。本文通过对预应力智能张拉技术进行研究，希望对预应力技术具有指导意义。

1工程概况

河池至都安高速公路是国家高速公路网规划兰州至海口公路和国道主干线重庆至湛江公路的重要组成部分，同时也是广西高速公路网规划“四纵六横三支线”中南丹至东兴公路的重要路段，是联系广西桂西北与桂南经济区重要的干线公路，全长93.834公里。桥梁8527/34座，预制架设桥梁共3004片，其中25m箱梁520片，30m箱梁1080片，40mT梁1090片。

2智能张拉系统结构及工作原理

本线路智能张拉系统由系统主机、油泵、千斤顶三大部组成，预应力智能张拉系统以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标。系统通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长量（含回缩量）等数据，并实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备（泵站）接收系统指令，实时调整变频电机工作参数，从而实现高精度实时调控油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程，图1。

图1桥梁预应力智能张拉系统

3智能张拉施工工艺

预应力智能张拉的程序和施工工艺包括以下３个阶段。

（１）张拉前准备阶段。包括钢绞线的下料、编号、穿束以及工作锚具及夹片的安装。此阶段和传

统后张法施工工艺相同，在此不多叙述。

（２）智能张拉设备及附属设施的安装。根据设备使用说明及要求，具体安装程序如下：安装限位→安装专用千斤顶→板安装工具锚→安装工→具夹片安放安全防护挡板及警示标志。

（３）启动智能张拉系统。经相关技术人员和监理人员检查验收合格后，由操作人员启动主机操作系统，进入界面操作，完成操作平台参数下发。智能张拉平台系统发出信号，传递给辅机张拉系统，通过辅机张拉系统控制专用千斤顶，按系统预先编制的张拉顺序进行对称同步张拉作业。

程序设定三级加载依次上升油压，分级方式为10％、20％、100％三个阶段；亦可为15％、30％、100％张拉过程中智能张拉平台系统通过传感器测量每一级张拉后的千斤顶活塞行程，并得出与该阶段计算值的偏差，当实际伸长值与理论伸长值相差大于±6％时系统将自动报警，停止张拉；同时当张拉力不足100％，当下降1％时，锚固前系统会自动补张至设计规定值，从而实现真正意义上的“双控”。

在张拉过程中，通过智能张拉系统自动控制每个千斤顶加载速率及持荷时间，减少人为操作误差。本标段设计采用低松弛预应力筋，故按照现行规范，锚固前其持荷时间设置为5min。系统自动控制，排除人为干预。张拉结束后，系统自动生成张拉数据表格。

4预应力智能张拉过程控制

预应力混凝土结构施工无法直观地检查其质量，只能通过“施工过程控制”(即预钢绞线穿束、锚具安装、波纹管定位、张拉设备标定、专业技术人员培训、张拉施工工艺等)来保证预应力张拉施工质量。

4.1预应力张拉质量控制

（1）波纹管定位:波纹管的位置要按照设计图纸给定的坐标采用定位钢筋固定，若波纹管位置与箱梁钢筋相交叉，此时要移动钢筋位置，保证波纹管位置不变。在浇筑箱梁混凝土前，安排专人检查波纹管的密封性，以防在浇筑箱梁混凝土时水泥浆液进入波纹管内，堵塞管道。

（2）钢绞线穿束严格执行梳编穿束工艺，以防钢绞线穿束时相互缠绕受力不均，两端预留长度应满足张拉工作长度。

（3）钢绞线张拉时，按设计图纸要求的张拉顺序对每一束钢绞线进行均匀对称张拉，使箱梁整体受力均匀，避免在张拉过程中造成箱梁腹板扭转或侧向弯曲。

（4）线张拉达到设计控制力且稳定后方可锚固，确保两夹片相互错位小于2mm，夹片顶面超出锚具顶面距离小于4mm。

（5）线张拉锚固后，孔道应尽早注浆，且应在48h内完成，否则应采取避免钢绞线锈蚀的措施。

4.2力张拉安全控制

（1）力张拉施工现场必须做到安全标志设置醒目，安全防护设施配备齐全，禁止与箱梁张拉工作无关的人员进入张拉现场。

（2）力张拉现场应安排受过专业培训的技术人员进行全面管理，在张拉过程中应密切注意梁板两端千斤顶伸长量，若有异常情况应立即停止一切张拉工作，排除故障后，方可继续张拉。

（3）专用千斤顶支架稳定，以防支架不稳或受力不匀倾倒伤人。

（4）张拉前，两端2m范围内设置挡板，张拉过程中，千斤顶正前方严禁站人，以防钢绞线断丝或锚具夹片被拉坏发生重大安全事故。

（5）绞线张拉全部完成，经监理工程师同意后应尽早进行压浆，未进行压浆的箱梁，确保其不受外力碰撞。

5技术性分析

采用人工张拉的箱梁跨中起拱度小、张拉伸长量偏差大、总体比较数据离散性较大；而智能张拉的起拱度及伸长量接近设计值并且数据离散性小。分析主要原因是人工张拉依靠施工人员手动操作方向阀，实现方向的切换，人工量测伸长量，无法实时监控，张拉中锚固时间不充分，使得由于预应力筋回缩、锚具变形等原因引起的预应力损失较大；而智能设备能对预应力张拉实时全程跟踪、智能控制，基本上克服了人工张拉测量精度低的缺点，切实有效地控制了锚下预应力的大小。总地来说，智能张拉系统设备先进、技术成熟、工艺可靠技术比较见表1。

表1技术比较

4结语

公路桥梁实施预应力智能张拉施工工艺，与传统张拉具有很多优点：

（1）实现了张拉过程智能控制，操作简单，全程无人工干预，不受人为、环境因素影响;停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合设计要求及施工技术规范，避免或大幅减少了张拉过程中的有效预应力损失。从而提高了预应力施工质量，规范了施工过程，保证了桥梁结构的安全和耐久性。

（2）张拉过程中，系统将自动校核测量数据，当实际伸长值与理论伸长值相差大于±6%时应停止张拉，待查明原因，排除问题后，方可进行下一步的工作。这更有利于项目部、监理、业主对现场施工质量的把控，杜绝了现场施工的随意性。

（3）采用智能张拉技术，张拉数据直接保存在系统中，无法更改，这也杜绝了在工程施工中数据造假的可能。

参考文献：

[1]谭国湖.测定后张预应力摩阻损失的新方法[J].公路工程,2011,36(5):118-121．

[2]曹伟,宋文峰,体外预应力在大跨连续刚构桥加固工程中的应用［J］.公路工程,2011,36(5):111-114．

[3]刘芳,刘志成.预应力智能张拉技术在炎陵高速中的应用[J].湖南交通科技,2013(1).

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