桥梁预应力智能张拉技术

于垂来

摘要：桥梁预应力施工质量是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序。传统的预应力张拉施工中存在采用人工操作，人为因素不可控，同步精度无法保证，有效预应力难以满足设计要求等现象。为改变这一状况，相关单位和厂家联合开发了桥梁预应力智能张拉系统，该系统结合了土木工程和现代信息技术，能精确控制有效预应力大小，实现张拉过程智能控制，消除人工操作误差，具有精确、同步、自动控制张拉应力、延伸量、加载速率、停顿点、持荷时间等要素的特点，实现预应力张拉施工全过程质量管理，达到“实时跟踪、智能控制、及时纠错”的目的。

关键词：桥梁预应力智能张拉

一、工作原理

智能张拉系统由控制系统、主机、千斤顶三大部分组成。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(含回缩值)等数据，并实时将数据传输系统主机进行分析判断，同时张拉设备(泵站)接收系统指令，适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。

压力传感器在张拉过程中负责采集千斤顶油缸的压力值，直接安装在千斤顶而不是主机上，因而避免主机与千斤顶压力存在插值带来的误差。位移传感器在张拉过程中负责采集钢绞线伸长量(回缩值)。

二、主要功能与特点

1、精确施加应力

智能张拉系统能精确控制施工过程中所施加的预应力力值，将误差范围由传统张拉的±15%缩小到±1%。

2、及时校核伸长量，实现“双控”

系统传感器实时采集钢绞线伸长量数据，反馈到计算机，自动计算伸长量，及时校核伸长量是否在6%范围内，实现应力与伸长量同步“双控”，满足规范要求。

3、张拉数据可以保存在计算机中，使张拉过程再现，张拉加载速率、停顿点、加载力、伸长量、持荷时间等张拉要素真实记录，一览无余，永久追溯。

4、对称同步张拉

一台计算机可控制两台或多台千斤顶同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉工艺”，压力、位移对称同步精确控制。

5、规范张拉过程，避免预应力损失

实现了张拉程序智能控制，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桥梁设计和施工技术规范要求，避免或大幅减少了张拉过程中有效预应力的损失。

6、自动生成报表杜绝数据造假

自动生成张拉数据表格，杜绝了人为造假的可能，可进行真实的施工过程追溯。自动生成报表还省去了张拉力、伸长量等数据的计算、填写过程，提高了工作效率。

7、远程管理功能

实现远程监控功能，提高管理效率。统一业主、监理、施工、检测单位于同一互联网平台，能实时进行交互，突破了地域的限制，集市掌握预制梁场和桥梁预应力施工质量情况，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”。

三、施工工艺及控制要点

1、准备工作

准备与张拉系统能配套使用的限位板、锚具、夹片，电脑，三相电缆，阳伞等必须准备齐全。对照张拉系统清单，清点设备，确定设备完好、配件齐全。核对专用千斤顶的编号，由于专用千斤顶都在出厂前统一标定，使用时一定要注意对应正确的标定公式。确定好待张拉的梁板。进行技术交底，学习熟悉系统软件说明文件。布置张拉控制站。控制站选择在确定待张拉梁板侧面，要求不影响现场施工、控制站能安全工作、无阳光直射，在张拉过程中无需移动就能方便看到梁板的两端，能连接到220V电源以保证电脑张拉过程中不掉电，取消电脑的屏幕保护，自动关闭硬盘等功能，安装好控制软件。将张拉仪主机和专用千斤顶布置于张拉端，并使之能与控制站保持直线可视状态。

2、电线连接

由专业电工连接好三相电源，连接电线以后，用试电笔检查电源是否正常。严禁带电状态下作电线连接操作。

3、油管连接

连接好油管：仔细检查油嘴及接头是否有杂质，必须将其擦拭干净，确保进油管与回油管不被混淆。

4、专用千斤顶、天线、数据线安装

安装好限位板以后，起吊专用千斤顶，安装好工具锚、工具夹片。然后连接张拉仪与千斤顶的数据线，张拉一孔完毕，不得拉扯该数据线用于移动千斤顶。为了使钢绞线受力均匀，应当采用梳编穿束工艺，接下来安装好仪器天线。

5、锚具安装

6、张拉施工智能操作要点

1)控制软件回到主界面，进入准备状态。2)再次检查确定梁板的两端千斤顶安装正确，然后启动梁板两端设备，启动设备，电机运转声音正常，平顺。仪器进行预热。3)通知梁板两边工作人员，注意安全。点击控制软件的“开始张拉”按键，“第1次张拉施工”启动，此时密切注意在电脑上观测压力值和位移值是否正常，有异常立即点击“暂停张拉”并进行相关检查。电脑在张拉施工过程中严禁运行其他程序，操作人员时刻关注相关数值，严禁离开控制台。4)在张拉过程中应密切注意梁板两端设备和千斤顶的工作情况，注意安全，如有异常情况立即单击“暂停张拉”、按下张拉仪“急停指示”按钮，停止张拉，排除异常情况后，方可继续张拉。5)每一孔张拉完成后，设备自动退顶，保存数据，并自动跳到下一个张拉步骤，在下一个张拉步骤开始之前，计算机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、限位板是否正确嵌套，数据连接线是否松动、被挤压，千斤顶是否压迫粗钢筋等。6)张拉结束

整片梁板张拉施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆卸千斤顶、油管。张拉系统所有设备在张拉完毕以后必须妥善保管，仪器、千斤顶都必须有良好的防晒、防水措施。定期维护。油量不足情况下应及时加注符合要求的抗磨液压油。每三个月更换一次液压油。

7、预应力筋加工与制作控制要点

1)预应力混凝土结构所采用的钢绞线与精轧螺纹钢筋的质量，应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2014)、《预应力混凝土用螺纹钢筋》(GB/T20065-2006)的规定和要求。2)预应力筋进场时应分批验收，验收时，除应核对其质量证明书、包装、标志、规格和逐盘进行外观质量检查外，尚须委托有相应资质的公路工程试验检测机构按照下列规定进行检验。3)预应力筋的制作，预应力筋的下料长度应满足预应力筋设计尺寸及张拉需要。预应力筋的切断，应采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。下料过程中预应力筋严禁在地面上拖拉，避免预应力筋磨损。预应力筋由多根钢绞线组成时，同束内应采用强度相等的预应力钢材。编束时，应逐根理顺，绑扎牢固，防止互相缠绕，编束完成后严禁将预应力筋在地面上拖拉。采用短束梳编穿束工艺。

8、预应力筋锚具、夹具和连接器质量控制要点

1)预应力筋锚具、夹具和连接器应符合国家现行标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-2000)的要求。2)预应力筋锚具应按设计要求使用。用于后张的锚具或其附件上应设置压浆孔或排气孔，压浆孔应有足够的截面面积，以保证浆液的畅通。3)夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员安全不造成危险。4)用于后张法的连接器，必须符合锚具的性能要求；用于先张法的连接器，必须符合夹具的性能要求。

结束语

桥梁预应力施工质量是保证桥梁结构安全和耐久性的关键工序，是结构安全的生命线。通过自动化、智能化手段来保证预应力的有效施加，从而提高了桥梁结构的安全性和耐久性，确定了预应力施加质量智能控制理念，具有很高的社会效益。目前，该系统已通过了相关部门检验和鉴定，并在潍日高速滨海连接线、济齐黄河大桥项目、德商高速公路、济南绕城高速济南连接线等项目上应用，取得了预期的效果。

参考文献

[1]《高速公路施工标准化技术指南》人民交通出版社2012.11.

[2]联智桥隧预应力设备使用手册.

[3]《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-20142014.6.24发布.