預(yù)應(yīng)力智能張拉質(zhì)量控制

文/姜軍 遼寧省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司 遼寧沈陽 110005

預(yù)應(yīng)力智能張拉質(zhì)量控制

文/姜軍 遼寧省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司 遼寧沈陽 110005

近年來隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的迅速發(fā)展，在高速公路、鐵路等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而智能張拉是實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵。本文主要以潛石高速公路的施工為例，分析了橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉的施工控制。

預(yù)應(yīng)力；箱梁；智能張拉；質(zhì)量控制

現(xiàn)階段我國(guó)橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工中，多采用的是人工張拉，這種傳統(tǒng)的施工操作，會(huì)出現(xiàn)人為因素不可控制、同步精度無法保證、有效預(yù)應(yīng)力難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求等現(xiàn)象，影響預(yù)應(yīng)力使用效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危害橋梁結(jié)構(gòu)安全問題。為了確保橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求，潛石高速項(xiàng)目采用智能張拉系統(tǒng)進(jìn)行小箱梁預(yù)應(yīng)力施工，改變舊有施工工藝，實(shí)現(xiàn)了智能張拉全過程控制，基本上消除了人工張拉中測(cè)量精度較低，容易引發(fā)人員傷害安全事故等問題，在保障預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量的同時(shí)，大幅提高了施工管理水平和效率，確保了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

1、工程概況

潛江至石首高速公路劃分為潛江至江陵段（以下簡(jiǎn)稱本項(xiàng)目）與石首長(zhǎng)江大橋及南北兩岸接線工程兩段。本標(biāo)段總體呈南北走向，起訖里程K4+950～K11+028，線路全長(zhǎng)6.028km。起于潛江市浩口鎮(zhèn)以西與漢宜高速交叉，對(duì)接規(guī)劃向北延伸的棗陽至潛江高速公路，路線向南于幸福公路以東布線，經(jīng)西河、觀音庵、永興村，在永興設(shè)置永興互通連接規(guī)劃中的S322，本標(biāo)段有25米預(yù)制箱梁358片、30米預(yù)制小箱梁41片、13m空心板491片，橋梁上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，橋面連續(xù)，按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。主梁采用C50混凝土，φs15.2高強(qiáng)低松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk =1860Mpa , 彈性模量1.95X105Mpa。錨固體系空心板梁采用M15-3型和M15-4型錨具及其配套設(shè)備；箱梁正彎矩采用M15-3、M15-4、M15-5圓形錨具及其配套的配件，預(yù)應(yīng)力管道采用圓形金屬波紋管。

2、智能張拉系統(tǒng)及工作原理

LZ-5903預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)主要由預(yù)應(yīng)力智能張拉儀、智能千斤頂、自帶無線網(wǎng)卡的筆記本電腦、高壓油管等組成。詳見圖1、2。

圖1 智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)

圖2 智能張拉儀與千斤頂

智能張拉系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，適合各種施工場(chǎng)地環(huán)境。借助智能張拉系統(tǒng)，可以自動(dòng)讀取梁板參數(shù)，計(jì)算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進(jìn)退油，位移傳桿器測(cè)量伸長(zhǎng)量，并實(shí)時(shí)無線采集油壓與位移信息，自動(dòng)生成預(yù)應(yīng)力張拉記錄表等功能。全程無需人工干預(yù)，且具有錯(cuò)誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉審核等張拉過程控制。通過計(jì)算機(jī)來控制張拉施工過程，完全改變了傳統(tǒng)的通過人工來操縱油泵進(jìn)行張拉操作，真正地實(shí)現(xiàn)了張拉的同步性控制。

3、智能張拉施工工藝

3.1設(shè)備安裝

在張拉作業(yè)之前，相關(guān)技術(shù)人員和監(jiān)理人員對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求后方可進(jìn)行。根據(jù)此設(shè)備的使用說明及要求，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員開始收編穿索、穿索、安裝千斤頂（工作錨及夾片）等施工程序，具體安裝程序如下：

（1）先安裝工作錨板，限位板，再安裝專用千斤頂，最后安裝工具錨板。安裝工作錨板時(shí)需注意與波紋管嚴(yán)格對(duì)中，工作錨板平面與管道垂直。夾片與錨圈錐孔不應(yīng)粘附泥漿或其它雜物，且不允許銹蝕，若有輕微浮銹，應(yīng)徹底清除，并打緊工具錨板處夾片。

（2）連接千斤頂油管，接油表并接通油泵電源。

（3）開動(dòng)油泵，將千斤頂活塞來回打出幾次，以排出可能殘存于千斤頂缸體中的空氣。

3.2智能張拉

（1）在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)智能張拉操作系統(tǒng)后，通過wifi與兩臺(tái)智能張拉儀進(jìn)行連接。按照工程實(shí)際情況填寫好工程概況和張拉梁板的工程信息。

（2）啟動(dòng)“智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)界面，輸入待進(jìn)行張拉的梁體、千斤頂?shù)认嚓P(guān)信息，包括項(xiàng)目名稱、施工單位、監(jiān)理單位、各千斤頂線性關(guān)系、鋼絞線物理性能等。并將智能張拉儀與計(jì)算機(jī)通過wifi進(jìn)行連接。

（3）單擊“顯示參數(shù)”，彈出“張拉梁參數(shù)設(shè)置”界面，按照張拉程序填寫參數(shù)。

張拉油壓值計(jì)算：

設(shè)標(biāo)定公式為y=ax+b（其中y表示油壓值，a為標(biāo)定公式中的系數(shù)，x為應(yīng)力值：一般為193.9乘以鋼絞線根數(shù)或195.3乘以鋼絞線根數(shù)，b為修正值）

如：設(shè)標(biāo)定公式為y=0.0228x+0.1272，孔道含有7根鋼絞線，張拉到20%行程，則該行程的油壓值（單位：MPa）為：

根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，在100%行程下，250T千斤頂油壓值約為4.5MPa/每根鋼絞線，150T千斤頂油壓值約為6.5MPa/每根鋼絞線。

（4）參數(shù)填寫錯(cuò)誤會(huì)造成嚴(yán)重張拉事故，必須反復(fù)檢查。填寫完“張拉梁參數(shù)設(shè)置”中的參數(shù)后，單擊“確定”，完成參數(shù)設(shè)置工作。待各項(xiàng)準(zhǔn)備工作做好后，啟動(dòng)張拉。張拉完成后數(shù)據(jù)自動(dòng)生成，對(duì)整個(gè)張拉進(jìn)度、延伸率、等過程進(jìn)行全面掌控。如有不符合質(zhì)量要求發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)將及時(shí)預(yù)警，并提供預(yù)應(yīng)力張拉控制“平均張拉力”和“理論伸長(zhǎng)量”分析指標(biāo)，分析原因，及時(shí)積累數(shù)據(jù)，可還原張拉過程，積累施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理的嚴(yán)密性。

（5）LZ-5903智能張拉儀通過張拉操作系統(tǒng)控制專用千斤頂按預(yù)先系統(tǒng)編制的張拉順序進(jìn)行對(duì)稱均衡張拉，張拉過程以控制應(yīng)力為主，伸長(zhǎng)量為輔。張拉順序遵循均勻?qū)ΨQ，偏心荷載小的原則，以確保構(gòu)件受力均勻，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎現(xiàn)象，防止混凝土產(chǎn)生超應(yīng)力、過大的附加應(yīng)力或變形。

（6）油泵供油給千斤頂張拉油缸，按三級(jí)加載過程依次上升油壓，分別為10%(初應(yīng)力即計(jì)算伸長(zhǎng)值的起點(diǎn)),20%、100%。

（7）張拉過程中智能張拉平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)每一級(jí)進(jìn)行測(cè)量和記錄，測(cè)量每一級(jí)張拉后的活塞伸長(zhǎng)值的讀數(shù)，并隨時(shí)檢查伸長(zhǎng)值與計(jì)算值的偏差。

（8）張拉時(shí)通過智能張拉系統(tǒng)控制好專用千斤頂加載速度，確保給油平穩(wěn)，持荷穩(wěn)定。加載至控制應(yīng)力的10%、20%時(shí)分別持荷30S，達(dá)到100%控制應(yīng)力時(shí)持荷5min，在持荷過程中出現(xiàn)卸壓時(shí)，智能張拉儀會(huì)自動(dòng)進(jìn)油補(bǔ)拉，使得持荷過程中始終維持控制應(yīng)力。

（9）張拉過程中，系統(tǒng)將自動(dòng)校核測(cè)量數(shù)據(jù)，當(dāng)實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值相差大于正負(fù)6%時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，停止張拉。待查明原因排除問題后，方可進(jìn)行下一步的工作；當(dāng)張拉過程中出現(xiàn)兩端伸長(zhǎng)量差值超過3cm時(shí)，智能張拉儀會(huì)自動(dòng)將伸長(zhǎng)量過長(zhǎng)一端暫停，等待另一端。當(dāng)兩端基本處理平衡再同時(shí)進(jìn)行張拉。

結(jié)語：

通過25米箱梁施工中運(yùn)用LZ-5903預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)，從已完工的121片梁板張拉數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，張拉施工效果明顯，最大延伸量誤差在2%以內(nèi)，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量相差絕對(duì)值不到1毫米。基本杜絕了人工對(duì)張拉施工的不利影響，保證了橋梁預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量。系統(tǒng)能夠自動(dòng)讀取梁板參數(shù)，智能計(jì)算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進(jìn)退油，實(shí)時(shí)無線采集油壓與位移信息，自動(dòng)生成預(yù)應(yīng)力張拉記錄表等。全過程無需人工干預(yù)，且對(duì)錯(cuò)誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉審核等張拉過程實(shí)行控制。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，容易上手，適合各種施工場(chǎng)地環(huán)境，大幅度的改變了傳統(tǒng)施工的種種弊端，有效提高了施工的精確度（精度0.5%）。

潛石高速公路在小箱梁預(yù)應(yīng)力智能張拉精細(xì)化施工中積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，不僅降低了施工中人為因素的影響，減少了張拉施工的誤差，同時(shí)節(jié)約了施工成本，提升了施工質(zhì)量，保證了橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，大大地降低了橋梁全壽命周期成本，目前已經(jīng)在全線開始推廣應(yīng)用。

[1]JTG/T F50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)[Z].北京：人民交通出版社，2011