智能數(shù)控張拉在橋梁預(yù)應(yīng)力施工中的應(yīng)用

席文斌

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

在如今的橋梁道路建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力鋼材被廣泛應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力鋼材的施工質(zhì)量是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性，然而傳統(tǒng)張拉工藝完全依靠人工操作與控制、施工過(guò)程監(jiān)控難度較大，張拉質(zhì)量難以控制;智能數(shù)控張拉系統(tǒng)采用全計(jì)算機(jī)控制，克服了傳統(tǒng)張拉工藝人為的影響因素。

傳統(tǒng)張拉工藝存在預(yù)應(yīng)力施加隨意性大，兩邊張拉人員主要靠人工看表及人工喊停，難以做到同步張拉以及張拉力控制、持荷時(shí)間、伸長(zhǎng)量量測(cè)等人為控制，造成監(jiān)管困難等諸多弊端。尤其是現(xiàn)代施工企業(yè)是純技術(shù)管理的企業(yè)，施工操作基本全部是由勞務(wù)派遣公司或農(nóng)民工完成，專(zhuān)業(yè)性不強(qiáng)、職業(yè)素質(zhì)普遍不高，施工過(guò)程極易出現(xiàn)加載速度及放張速度過(guò)快，易導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大;持荷時(shí)間短，控制張拉力達(dá)不到穩(wěn)定也不補(bǔ)張拉即錨固，有效預(yù)應(yīng)力偏小，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)早出現(xiàn)裂縫;采用人工鋼尺測(cè)量，丈量不準(zhǔn)確或不丈量，達(dá)不到規(guī)范規(guī)定“雙控”;由于人為因素影響導(dǎo)致工程質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。

1 智能張拉系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制張拉力大小、加載速度、持荷時(shí)間、放張速度，大大提高了張拉控制的精度和穩(wěn)定性，保證了預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)主要由泵站、千斤頂及計(jì)算機(jī)控制中心三部分組成。千斤頂配置有位移傳感器;主要用來(lái)記錄張拉過(guò)程中千斤頂活塞伸縮的實(shí)際變化量。泵站系統(tǒng)分主泵站、副泵站，為該系統(tǒng)的動(dòng)力源，主要完成泵站的起動(dòng)、調(diào)壓、卸荷及故障報(bào)警等功能;泵站系統(tǒng)主要由電機(jī)、泵組、濾油器、溢流閥、集成閥塊、液位液顯計(jì)、溫度計(jì)、空氣濾清器、耐震壓力表、高壓油管、壓力傳感器、變頻器、電器元件柜及相關(guān)控制線纜組成;電器元件柜內(nèi)安裝有CPU 控制單元、開(kāi)關(guān)量、模擬量、采集模塊等。程序控制系統(tǒng)將泵站系統(tǒng)的壓力傳感器、位移傳感器及泵站電器元件開(kāi)關(guān)量、模擬量采集并根據(jù)采集到的信息加以運(yùn)算處理，實(shí)現(xiàn)電磁閥動(dòng)作控制及泵站的流量控制，保持主泵與副泵高度同步，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)設(shè)置、配方管理、控制操作、完成報(bào)表等功能。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)具有自動(dòng)傳輸和存儲(chǔ)功能，張拉過(guò)程中可以通過(guò)通訊接口以無(wú)線方式自動(dòng)上傳張拉力和伸長(zhǎng)值的變化曲線，張拉完成自動(dòng)上傳張拉結(jié)果，張拉管理計(jì)算機(jī)還可以將張拉過(guò)程曲線和張拉結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到上一級(jí)管理部門(mén)，同時(shí)張拉數(shù)據(jù)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)用存儲(chǔ)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，梁場(chǎng)信息管理系統(tǒng)也可以進(jìn)行本地記錄保存，以便查閱。智能數(shù)控張拉系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，方便質(zhì)量管理，提高管理效率，管理人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查看張拉數(shù)據(jù)，并對(duì)張拉過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制放張速度，保證緩慢卸載，使預(yù)應(yīng)力筋的錨固點(diǎn)從工具錨緩慢平穩(wěn)過(guò)渡到工作錨，保證預(yù)應(yīng)力筋的錨固在張拉控制應(yīng)力處于穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行，避免了因放張速度過(guò)快造成的應(yīng)力損失過(guò)大以及對(duì)工作夾片的沖擊損傷，從而保證了預(yù)應(yīng)力筋的張拉力和防止出現(xiàn)滑絲滑束現(xiàn)象。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，張拉技術(shù)管理人員只需將構(gòu)件編號(hào)、預(yù)應(yīng)力筋編號(hào)、張拉控制數(shù)據(jù)及伸長(zhǎng)量校核值等技術(shù)控制數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，按下開(kāi)始鍵，就可全自動(dòng)完成全部張拉過(guò)程;對(duì)于沒(méi)有具體操作經(jīng)驗(yàn)的人員通過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，就可進(jìn)行操作。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)張拉力進(jìn)行標(biāo)定;張拉過(guò)程中，智能數(shù)控張拉系統(tǒng)通過(guò)傳感器可以對(duì)預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)情況實(shí)時(shí)收集，自動(dòng)計(jì)算張拉伸長(zhǎng)值，并校核張拉伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值是否符合設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)控制兩臺(tái)以上千斤頂，曲線預(yù)應(yīng)力筋采用兩端張拉時(shí)，可實(shí)現(xiàn)兩端千斤頂同時(shí)升降壓張拉、伸長(zhǎng)值量測(cè)同步進(jìn)行，可滿足不同條件下的張拉要求。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)具有故障自動(dòng)檢測(cè)功能，對(duì)油泵、千斤頂、傳感器等設(shè)備故障以及誤操作引起的故障進(jìn)行及時(shí)提醒，并可自動(dòng)停止工作，最大限度的保證了使用過(guò)程中的安全。

智能數(shù)控張拉系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力施加通過(guò)計(jì)算機(jī)控制和伸長(zhǎng)量自動(dòng)量測(cè)，保證了初應(yīng)力各張拉階段的預(yù)應(yīng)力值的精確和實(shí)際伸長(zhǎng)值的量測(cè)精度;張拉力大小、加載速度、持荷時(shí)間、放張速度根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求提前輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能控制，完全不受人為、環(huán)境因素影響，保證了張拉質(zhì)量的穩(wěn)定。

2 智能數(shù)控張拉方法

智能數(shù)控張拉方法是首先給系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輸入橋梁類(lèi)型和橋梁位置，并輸入橋梁編號(hào)和臺(tái)座編號(hào)及所要張拉鋼束的設(shè)計(jì)張拉力值、初應(yīng)力值及理論伸長(zhǎng)值等張拉工藝參數(shù)。再次選擇需要張拉的梁型和類(lèi)型，確定梁號(hào)、梁型、臺(tái)座號(hào)，確定需要張拉的鋼束進(jìn)入張拉控制界面;等待千斤頂安裝完畢后即可開(kāi)始張拉。

張拉過(guò)程包括四個(gè)階段，第一個(gè)張拉控制階段，先張拉調(diào)整到初應(yīng)力，初應(yīng)力已提前輸入計(jì)算機(jī)中，一般為張拉控制應(yīng)力的10%～25%，張拉到初應(yīng)力后，系統(tǒng)自動(dòng)持荷、記錄實(shí)際張拉力和油缸伸長(zhǎng)值;千斤頂操作手測(cè)量工具夾片外露量并記錄。第二個(gè)張拉控制階段，張拉力達(dá)到初應(yīng)力值的2 倍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄實(shí)際張拉力和油缸伸長(zhǎng)值。第三個(gè)張拉控制階段，張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力值的1 倍～1.05 倍，設(shè)計(jì)張拉力根據(jù)預(yù)應(yīng)力類(lèi)型及規(guī)范確定，并提前輸入計(jì)算機(jī)中作為施工控制張拉力值;張拉力達(dá)到施工控制張拉力值后，系統(tǒng)自動(dòng)持荷5 min，持荷計(jì)時(shí)完成后補(bǔ)壓使張拉力達(dá)到施工控制張拉力值，記錄實(shí)際張拉力和油缸伸長(zhǎng)值;千斤頂操作手測(cè)量工具夾片外露量并記錄;第四個(gè)階段是錨固階段，系統(tǒng)自動(dòng)控制卸荷錨固，千斤頂回頂;卸除工具錨及千斤頂，千斤頂操作手測(cè)量工作錨夾片的外露量并記錄，本組預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束;進(jìn)行下一組預(yù)應(yīng)力筋張拉。張拉結(jié)束后，可以對(duì)張拉結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)與導(dǎo)出。

張拉過(guò)程各階段控制要點(diǎn):第一個(gè)張拉階段應(yīng)力為使預(yù)應(yīng)力筋從松弛狀態(tài)達(dá)到受力狀態(tài)，消除伸長(zhǎng)值測(cè)量誤差，并使同束各根預(yù)應(yīng)力筋受力趨于一致。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋張拉達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值時(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)力筋兩端張拉力值及油缸伸長(zhǎng)值。當(dāng)張拉力接近設(shè)定目標(biāo)值時(shí)自動(dòng)減緩升壓速度，精確控制，直到達(dá)到設(shè)定值，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)力筋兩端張拉力值及油缸伸長(zhǎng)值，當(dāng)張拉力接近設(shè)定目標(biāo)值時(shí)自動(dòng)減緩升壓速度，精確控制，直到達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值;持荷階段時(shí)間不應(yīng)少于5 min，系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)壓、記錄油缸伸長(zhǎng)值，測(cè)量并記錄工具夾片外露量?？刂凭忈屜到y(tǒng)自動(dòng)緩慢卸荷錨固，系統(tǒng)自動(dòng)控制千斤頂回頂，卸除工具錨及千斤頂，并在預(yù)應(yīng)力筋上用筆劃出標(biāo)記，觀察24 h 再次測(cè)量，以判斷是否存在滑絲斷絲情況。

3 結(jié)語(yǔ)

使用智能數(shù)控張拉可以消除人為因素，使預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提高，確保了公路工程建設(shè)質(zhì)量，達(dá)到預(yù)應(yīng)力施工“工序科學(xué)、工藝規(guī)范、技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量?jī)?yōu)良、作業(yè)安全、施工文明環(huán)保、管理有效”的目的。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］王 欣.預(yù)應(yīng)力智能張拉壓漿系統(tǒng)在施工中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2012，38(20) :182-183.

［3］JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.