后張法預應力箱梁智能控制張拉施工工藝探討

劉乃偉 王紹旭 徐連軍

【中圖分類號】 E926.3【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0058-02

1 前言

后張法預應力箱梁智能控制張拉施工工藝是在傳統(tǒng)張拉工藝的基礎上，通過加入智能控制模塊，將張拉控制過程交給電腦來控制。張拉前同樣需要標定設備，將回歸系數(shù)以及張拉控制的應力應變值輸入到電腦中，電腦自動完成張拉的全過程，同時形成張拉報告。此工法與傳統(tǒng)的張拉工藝相比，極大的提高了預應力張拉的速度、質(zhì)量和控制能力，具有良好的可操作性和較高的實時控制性，并取得了良好的經(jīng)濟效益。

2 工藝特點

2.1 精確施加預應力，滿足張拉質(zhì)量控制要求。張拉控制應力時，保證千斤頂具有足夠的持荷時間，張拉控制應力的精度為±1.5%。

2.2 及時校核伸長量，實時實現(xiàn)應力和應變雙控。由于系統(tǒng)傳感器可以實時采集鋼絞線的伸長量，將數(shù)據(jù)傳遞給控制主機，自動計算伸長量，在任何時候都可以校核伸長量是否在±6%范圍內(nèi)，實現(xiàn)應力與伸長量同步雙控，具有很好的實時控制能力。

2.3 基本實現(xiàn)梁體兩端同步張拉。一臺遙控器控制兩臺或者多臺千斤頂同時、同步對稱張拉，實現(xiàn)多頂同步張拉工藝，很好的將張拉精度控制在JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》規(guī)定的“各千斤頂之間同步張拉控制應力的允許誤差為±2%”的范圍內(nèi)。

2.4 智能控制，規(guī)范張拉過程。實現(xiàn)了張拉程序的智能控制，盡量把人為因素、環(huán)境條件影響降到最低；停頓點、加載速率、持荷時間等張拉過程要素，完全符合橋梁設計和施工技術規(guī)范的要求。

2.5 可以實現(xiàn)張拉力雙重保護功能。為了保證張拉力的精確可靠，系統(tǒng)采用了雙重油壓傳感設計，由一個獨立的系統(tǒng)檢測千斤頂油壓，如果壓力值超過設計壓力，則自動斷開油泵電源，確保了系統(tǒng)的可靠性，同時也最大限度的提高了張拉過程的安全系數(shù)。

2.6 完善的計算機管理系統(tǒng)以及配套軟件，可以實時精確的記錄張拉信息以及過程的數(shù)據(jù)，杜絕了張拉數(shù)據(jù)人為造假的可能性，能夠?qū)崿F(xiàn)真實的質(zhì)量數(shù)據(jù)溯源。

3 工藝原理

采用數(shù)字顯示儀直接顯示當前所施加的張拉力值和鋼絞線的實時伸長量，解決了油表讀數(shù)誤差大及鋼絞線伸長量測量人為誤差的問題，也給施工人員及現(xiàn)場的監(jiān)理、技術人員等提供更直接的實時監(jiān)測施加力值及鋼絞線在當前受力情況下的實時伸長量，不用工作人員現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)、然后計算來判定施加力及伸長量的情況，可以更直觀的做出判斷。

4 操作要點

4.1 操作要點

4.1.1 智能張拉設備的組裝

1、按照下面的示意圖組裝主控制器，連接千斤頂，如圖1主控制器組裝圖圖1 主控制器組裝圖

2、測試前接線時按照“先儀器，后配電箱”順序進行接線，即：先接儀器端的連線，后接配電箱的連線。測試完畢，拆線時 “先配電箱，后儀器”的順序進行拆線，即：先拆配電箱端的連線，后拆儀器端的連線。

3、張拉控制器的主油口連接到千斤頂后端，用于張拉工作；張拉控制箱的副油口連接到千斤頂?shù)那岸?，用于收頂工作?/p>

4、位移傳感器安裝到位時，要確保傳感器前端軸承運動自如，并與千斤頂活塞端面精密接觸；如果千斤頂與張拉控制器位置距離較大，應使用位移傳感器延長線。

4.1.2智能張拉設備的操作

1、按開機按鈕，待開機初始化完成后進入張拉控制器獨立工作主界面，如圖2圖2 張拉控制器獨立工作界面

2、選擇控制面板上菜單選項，進系統(tǒng)菜單，選擇單機張拉參數(shù)設定，系統(tǒng)要求輸入“技術員密碼”然后進入設置界面，如圖3圖3 張拉參數(shù)的設定

其中，最大張拉力即為鋼絞線需要施加的拉力，按照設計圖紙輸入，回歸系數(shù)即為千斤頂標定所得回歸方程的系數(shù)。“張拉次數(shù)”根據(jù)圖紙設計的理論伸長量計算出來。為了保護千斤頂不受損壞，設備設定的千斤頂最大行程為180mm，超過行程則要求用戶回頂再張拉。

按數(shù)字鍵調(diào)整參數(shù)，按OK鍵，進入設置張拉力對應的油壓表最大壓力提示畫面，技術員核對最大壓力跟設計圖紙要求一致后OK啟動測試，配置完成后系統(tǒng)返回張拉控制界面如圖3 張拉控制器獨立工作界面。

4.1.3 智能張拉設備的遙控器部分

開機系統(tǒng)初始化以后，進入張拉測試，具有權限的技術人員由預先從電腦上下載到遙控器的參數(shù)中選擇梁體編號及孔道號，按OK鍵進入此選項的“張力設置參數(shù)”界面如圖4，該界面需要權限密碼才可以訪問。

圖5 張力測試編號選擇

2、選擇完成后按確認鍵進入張力設置參數(shù)界面，如圖4 。

3、設置完張拉參數(shù)，按確認鍵返回主界面后，如果想調(diào)整參數(shù)，必須輸入密碼進入?yún)?shù)調(diào)整界面。

4、按啟動測試鍵，系統(tǒng)會進入壓力表最大壓力提示界面，如圖6。

5.1 主要材料與設備表

6 效益分析

6.1 人工消耗

傳統(tǒng)張拉工藝，正常工作至少需要4個人直接參與作業(yè)任務，而智能控制張拉只要有2個人直接參與就可以圓滿完成張拉任務。人員分工如下表2。表2 張拉過程中人員分工表人員 工作內(nèi)容

6.2 時間效益

由于傳統(tǒng)張拉需要停止千斤頂，然后人工去測量伸長量，而智能控制張拉可以實時測量伸長量，因此省去中間人工操作的時間，整個過程下來正常能節(jié)省30分鐘左右。另外應力的讀取和換算速度也優(yōu)于人工控制，正常情況人工換算應力值，時間10-20S的時間，而計算機自動換算時間只有0.1S，進一步提高了張拉控制速度。

6.3機械材料消耗

由于張拉控制過程中速率均勻，機械損耗系數(shù)小，折舊周期長，延長機械的使用壽命，此外張拉控制精確到位，杜絕了張拉力不夠而引起的返工，從而降低了鋼絞線的非正常消耗。

6.4 電能消耗

智能控制張拉系統(tǒng)采用變頻電機，與傳統(tǒng)電機長時間運轉(zhuǎn)相比，可降低能耗40%。適應現(xiàn)在國家提倡的低碳環(huán)保的要求。

6.5 質(zhì)量效益

從質(zhì)量控制角度而言，智能數(shù)控張拉的最大優(yōu)點是，控制手段先進、科學，質(zhì)量過程記錄清晰、客觀、準確，在質(zhì)量控制方面以其絕對的優(yōu)勢替代傳統(tǒng)的張拉工藝。以其先進的質(zhì)量控制手段為保證，取得了良好的質(zhì)量效益，這也達到了本工法的主要目的。