箱梁預(yù)應(yīng)力智能張拉工藝監(jiān)控要點(diǎn)

1 工程概況

濱海新區(qū)西中環(huán)及延長(zhǎng)線快速路二期工程，位于天津市濱海新區(qū)，東臨津秦高鐵，線路全長(zhǎng)1 707m，為雙向8車(chē)道。標(biāo)段內(nèi)設(shè)跨永定新河特大橋1座，橋梁總長(zhǎng)1 026m，橋梁面積34 084m2，主跨結(jié)構(gòu)為40m+64 m+40m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力小箱梁，共計(jì)270片，其中32m小箱梁160片，30m小箱梁30片，35m小箱梁40片，20m小箱梁10片，40m小箱梁30片。

2 箱梁預(yù)應(yīng)力智能張拉應(yīng)用背景

預(yù)應(yīng)力張拉是橋梁施工中的關(guān)鍵工序，直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力張拉完全靠人工操作設(shè)備和控制張拉過(guò)程，同步張拉難以保證，張拉應(yīng)力及持荷時(shí)間不充分、損失大，同時(shí)張拉記錄偏差大，存在人為篡改現(xiàn)象。為保證預(yù)應(yīng)力橋梁張拉質(zhì)量和推行標(biāo)準(zhǔn)化工地施工，在預(yù)應(yīng)力小箱梁張拉中采用智能張拉工藝。

3 智能張拉工藝簡(jiǎn)介及應(yīng)用范圍

在箱梁張拉中使用的智能張拉設(shè)備是由智能張拉操作平臺(tái)、智能張拉儀、專用張拉千斤頂組成。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，界面人性化，適應(yīng)各種施工場(chǎng)地環(huán)境。通過(guò)提前設(shè)定不同張拉鋼束信息，由主機(jī)控制張拉油泵和千斤頂，利用測(cè)力傳感器和位移傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)，4臺(tái)頂同時(shí)對(duì)稱張拉，實(shí)時(shí)采集鋼絞線數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，自動(dòng)計(jì)算伸長(zhǎng)量并及時(shí)校核誤差，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^(guò)程智能雙控，使張拉控制力值精度達(dá)±1.5%，各頂之間同步張拉力誤差＜±2%，同時(shí)對(duì)張拉過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，可隨時(shí)調(diào)看原始數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)全過(guò)程智能控制，減少人為因素的干擾，在生產(chǎn)的270片預(yù)制箱梁中全部采用此設(shè)備進(jìn)行張拉，確保箱梁的施工質(zhì)量。

4 智能張拉工藝的監(jiān)控重點(diǎn)

施工前對(duì)預(yù)應(yīng)力編入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行復(fù)核，檢查操作臺(tái)控制界面應(yīng)力變化是否與油表讀數(shù)同步、位移傳感器的位移量是否與控制界面中的位移量相同，4臺(tái)頂是否同時(shí)對(duì)稱張拉，達(dá)到規(guī)范應(yīng)力時(shí)的自動(dòng)持荷時(shí)間是否滿足，均為對(duì)智能張拉工藝監(jiān)控重點(diǎn)。智能張拉工藝控制流程，見(jiàn)圖1。

圖1 智能張拉工藝控制流程

5 智能張拉工藝的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

第一個(gè)張拉控制階段。15%σcon應(yīng)力為使鋼絞線從松弛狀態(tài)達(dá)到受力狀態(tài)，消除伸長(zhǎng)值測(cè)量誤差并使同束各根鋼絞線受力趨于一致。當(dāng)鋼絞線張拉達(dá)到15%σcon時(shí)持荷，同時(shí)松開(kāi)千斤頂?shù)趵K。自動(dòng)記錄油缸伸長(zhǎng)值，測(cè)量并記錄工具夾片外露量。

第二個(gè)張拉控制階段。自動(dòng)控制升壓速度，平穩(wěn)升壓，自動(dòng)平衡同一束預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩端張拉力值及油缸伸長(zhǎng)值。當(dāng)張拉力接近30%σcon時(shí)自動(dòng)減緩升壓速度，精確控制，直到到達(dá)30%σcon時(shí)持荷，同時(shí)自動(dòng)記錄油缸伸長(zhǎng)值，測(cè)量并記錄工具夾片外露量。

第三個(gè)張拉控制階段。自動(dòng)控制油泵繼續(xù)張拉，控制升壓速度，平穩(wěn)升壓，自動(dòng)平衡同一束預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩端張拉力值及油缸伸長(zhǎng)值。當(dāng)張拉力接近100%σcon時(shí)自動(dòng)減緩升壓速度，精確控制，直達(dá)到100%σcon。

持荷階段。當(dāng)張拉力達(dá)到100%σcon時(shí)靜停持荷（5 min），自動(dòng)補(bǔ)壓，控制張拉力保持在100%σcon上下1%范圍內(nèi)，持荷完畢自動(dòng)記錄油缸伸長(zhǎng)值，測(cè)量并記錄工具夾片外露量。

錨固階段。持荷時(shí)間到，緩釋系統(tǒng)自動(dòng)緩慢卸荷錨固。

回頂階段。錨固結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)控制千斤頂回頂，卸除工具錨及千斤頂，測(cè)量并記錄工作錨夾片的外露量并在距離夾片端頭3 cm處的鋼絞線上標(biāo)記，觀察24 h再次測(cè)量，以判斷是否存在滑絲斷絲情況。

6 控制難點(diǎn)及處理方法

預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)雖然在一定程度上提高了張拉的施工質(zhì)量，確保了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。但在施工過(guò)程中，由于設(shè)備采用的是計(jì)算機(jī)智能操作。當(dāng)出現(xiàn)兩端張拉千斤頂不同步出頂時(shí)，要立即停止張拉，檢查油頂是否存在問(wèn)題。同時(shí)要對(duì)位移傳感器與應(yīng)力傳感器加強(qiáng)保護(hù)，避免出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)影響操作人員的判斷和原始數(shù)據(jù)的留存。

7 效果

首先是可實(shí)現(xiàn)多束鋼絞線同步對(duì)稱張拉，又可實(shí)現(xiàn)單束鋼絞線兩端同步張拉、同步停頓，還可實(shí)現(xiàn)單端自動(dòng)張拉、分級(jí)停頓張拉；其次是使預(yù)應(yīng)力自動(dòng)張拉的控制應(yīng)力精度可達(dá)±1.5%，實(shí)現(xiàn)雙控，4臺(tái)千斤頂兩端對(duì)稱張拉時(shí)，各千斤頂之間同步張拉力的誤差＜±2%，同一斷面中的預(yù)應(yīng)力束有效預(yù)應(yīng)力不均勻度＜±2%；第三是實(shí)現(xiàn)分級(jí)張拉，輸入?yún)?shù)可自動(dòng)完成張拉操作控制和實(shí)時(shí)張拉顯示；第四是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及上傳并隨時(shí)調(diào)看原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息化施工，便于施工管理，過(guò)程監(jiān)控。智能張拉與傳統(tǒng)工藝的對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1 智能張拉與傳統(tǒng)工藝對(duì)比

續(xù)表1

8 結(jié)語(yǔ)

箱梁張拉過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用智張拉設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管控，減小了預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量通病，提高了橋梁施工質(zhì)量、安全性、使用壽命。杜絕了預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力偏差過(guò)大現(xiàn)象，將誤差范圍控制在新橋規(guī)所規(guī)定的±1.5%范圍之內(nèi)。真正實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉的應(yīng)力與伸長(zhǎng)量的同步“雙控”，保證伸長(zhǎng)量偏差在±6%范圍內(nèi)。減少了對(duì)稱張拉不同步現(xiàn)象及人為因素影響，有效降低了預(yù)應(yīng)力損失。杜絕了施工原始記錄人為造假，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的施工過(guò)程追溯目標(biāo)。