智能數(shù)控張拉技術(shù)在市政橋梁中的應(yīng)用

張凱

摘 要：科技的進步必將帶來施工方法的革命，建設(shè)工程智能化逐步在施工生產(chǎn)中大面積推廣，在橋梁施工過程中尤為突出，橋梁工程施工具有施工難度大，結(jié)構(gòu)安全性高，使用周期長等特點，橋梁工程預(yù)應(yīng)力使用較為廣泛；通過計算機與施工設(shè)備的有效結(jié)合，較方便的得到了相應(yīng)的張拉數(shù)據(jù)，提高了工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能數(shù)控；張拉技術(shù)；市政橋梁；應(yīng)用

中圖分類號：U445-65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0140-03

Abstract： The progress of science and technology will bring about the revolution of construction method， and the intelligence of construction engineering will be popularized in a large area in the construction production step by step， especially in the process of bridge construction. The construction of bridge engineering is difficult and the safety of structure is high. With the characteristics of long service cycle， bridge engineering prestress is widely used； through the effective combination of computer and construction equipment， the corresponding tension data are conveniently obtained， and the construction quality of the project is improved.

Keywords： intelligent numerical control； tension technology； municipal bridge； application

1 概述

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)目前在國內(nèi)較為成熟，主要按張拉時間分為先張法和后張法，先張法是為了提高鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂性能以及避免鋼筋混凝土構(gòu)件過早出現(xiàn)裂縫，而在混凝土構(gòu)件預(yù)制過程中對其預(yù)先施加應(yīng)力以提高構(gòu)件性能的一種方法。后張法，指的是先澆筑混凝土，待達(dá)到設(shè)計規(guī)定強度后再張拉預(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法。按張拉形式又分為一端張拉工藝和兩端張拉工藝?；炷翗蛄汗こ讨?，一般為節(jié)省材料，橋梁的跨度較大，易出現(xiàn)梁的下?lián)虾突炷灵_裂的現(xiàn)象，使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)提前給構(gòu)件梁一個向上的作用力，應(yīng)對結(jié)構(gòu)本身受到的荷載。

預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)傳統(tǒng)施工技術(shù)逐步地被智能張拉技術(shù)所取代，其中的智能張拉技術(shù)的優(yōu)點較傳統(tǒng)技術(shù)有很多優(yōu)點，如引申量控制精確、張拉力均勻、施工方法簡單和施工速度快等。各項指標(biāo)能夠清晰的反映在計算機屏幕上，并自動生成張拉記錄等。

2 項目應(yīng)用

2.1 工程概況

滎陽市某市政橋梁工程位于河南省滎陽市，橋長270m，橋面寬度40m，共9孔，每孔長度30m，每孔上設(shè)12片預(yù)應(yīng)力組合箱梁，采用先簡支后連續(xù)的設(shè)計；單片組合箱梁正彎矩張拉孔8個，支座負(fù)彎矩張拉孔7個，108片需張拉1620次，工程量較大，在張拉過程中選用GB1006型智能數(shù)控張拉設(shè)備。箱梁張拉孔布置見圖1。

2.2 智能張拉參數(shù)

（1）混凝土要求。預(yù)應(yīng)力組合箱梁采用強度為C50混凝土，張拉前混凝土強度及彈性模量達(dá)到設(shè)計規(guī)范理論值的90%，養(yǎng)護周期不少于7天。

（2）鋼絞線要求。正彎矩鋼絞線采用5φs15.2預(yù)應(yīng)力低松弛高強度鋼絞線，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk=1860MPa，鋼絞線應(yīng)提前見證取樣送檢，合格后方可施工。

（3）施工要求。采用兩端同時張拉技術(shù)，施工過程采用張拉力和引申量雙控，錨下控制應(yīng)力為0.75fpk=1395MPa，實際引申量和設(shè)計值偏差控制在±6%之內(nèi)。鋼束引申量要求見表1。

預(yù)應(yīng)力張拉正彎矩鋼絞線應(yīng)力為976.5kN。兩端同時張拉采用兩個100t液壓穿心式千斤頂與智能張拉設(shè)備配套使用。

（4）張拉順序。主梁預(yù)應(yīng)力鋼束以對稱與構(gòu)件截面的中軸線、上下左右均衡為原則張拉，同時考慮不使構(gòu)件的上、下部混凝土應(yīng)力超過容許值，順序為N1→N3→N2→N4。張拉控制為0→10%σcon→20%σcon→100%σcon→錨固，達(dá)到設(shè)計張拉力和引申量后持荷2min[1]。

2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉

2.3.1 張拉前準(zhǔn)備工作

（1）制定專項施工方案，并進行方案的審批和交底工作。（2）張拉前張拉用千斤頂必須標(biāo)定合格后報送監(jiān)理單位審核后方可施工。（3）預(yù)制組合箱梁強度和彈性模量達(dá)到設(shè)計強度的90%，并由試驗室出具試驗報告。（4）鋼絞線及錨具經(jīng)見證取樣復(fù)試合格后，并出具試驗報告。（5）現(xiàn)場作業(yè)人員經(jīng)過安全技術(shù)交底，現(xiàn)場采取防護措施，衛(wèi)生干凈，張拉支架安全可靠。（6）向監(jiān)理單位提出張拉申請單，經(jīng)監(jiān)理單位簽字同意后方可張拉。

2.3.2 張拉過程控制

（1）首先應(yīng)進行試張拉，由專業(yè)人員在計算機上進行輸入?yún)?shù)和工程基本信息，過程中由施工技術(shù)人員和監(jiān)理人員進行檢查，采用同一種張拉方法，在非橋梁構(gòu)件上進行張拉試驗，各項指標(biāo)運轉(zhuǎn)正常后方可進入全面張拉作業(yè)。（2）將鋼束整理均勻，穿過定制夾具，安裝夾片，夾片安裝要牢固，防止出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。（3）安裝張拉千斤頂，千斤頂?shù)氖芰γ嬉謇砀蓛?，無其他雜物，并緊貼夾具，安裝千斤頂工作夾具和夾片。（4）現(xiàn)場技術(shù)人員和監(jiān)理人員確認(rèn)現(xiàn)場施工情況，連接智能張拉設(shè)備，確認(rèn)各項參數(shù)是否正確，由監(jiān)理單位發(fā)出張拉命令。（5）張拉時檢查計算機上各項指標(biāo)參數(shù)，觀察張拉曲線，如有特殊情況應(yīng)中止張拉。張拉達(dá)到設(shè)計應(yīng)力和引申量后持荷2min，觀察計算機數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，如正常，張拉工作完成，緩慢卸載回油，切割多余部分鋼絞線，壓漿封錨。

2.3.3 張拉過程的問題處理

（1）滑絲問題：鋼絞線上有雜物和油污易出現(xiàn)鋼絞線的滑絲，采用單根前卡式千斤頂和退錨器將夾片取出，更換新夾片，再進行張拉，如滑絲嚴(yán)重，應(yīng)全部卸荷重新施工。（2）斷絲為題：如鋼絞線原材質(zhì)量問題和張拉力過大易發(fā)生斷絲，首先張拉后要進行鋼絞線的檢查，確認(rèn)有無斷絲現(xiàn)象，如有斷絲情況發(fā)生確認(rèn)斷絲數(shù)量是否滿足設(shè)計要求并做好記錄，如超出設(shè)計要求，應(yīng)進行更換。（3）智能設(shè)備失靈：計算機的使用在一定程度上會發(fā)生突然的關(guān)機、無信號和參數(shù)顯示錯誤情況，張拉設(shè)備也會出現(xiàn)突然不工作的情況，針對此問題要在張拉前嚴(yán)格檢查計算機的運行情況和信號強度，重新調(diào)試，如在張拉中出現(xiàn)此問題，應(yīng)立即停止張拉，必要時應(yīng)進行全部卸荷和更換鋼絞線。

3 優(yōu)點和優(yōu)化

3.1 較傳統(tǒng)工藝，智能張拉系統(tǒng)有著部分較大的優(yōu)越性

（1）操作簡單：只需將參數(shù)輸入進計算機，憑借控制程序，操作系統(tǒng)中各設(shè)備的運行。（2）數(shù)據(jù)清晰：每次張拉的結(jié)果直接輸出數(shù)據(jù)表格，直觀的顯示張拉的各項參數(shù)，不需要再進行引申量的測量工作。（3）過程控制：張拉的過程可以在計算機上和現(xiàn)場實際情況相結(jié)合，對突然出現(xiàn)的問題反映直觀，如張拉曲線、張拉力和引申量。（4）節(jié)省人工：整個總包工程包含兩座橋梁，此一座橋梁張拉次數(shù)達(dá)到1620次，兩座橋梁達(dá)到3500多次，工期緊任務(wù)重，相對人工節(jié)省能達(dá)到30%以上。（5）精度較高：整個張拉過程無斷絲現(xiàn)象發(fā)生，引申量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，預(yù)應(yīng)力在工程中的作用充分的發(fā)揮，對質(zhì)量控制有利張拉結(jié)果見表2。

3.2 在施工過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處

（1）完全的依賴智能設(shè)備和無線傳感系統(tǒng)，標(biāo)定次數(shù)較多，需要有備用設(shè)備。（2）使用計算機無法避免發(fā)生計算機死機和系統(tǒng)運行中止情況的發(fā)生，應(yīng)采用智能和傳統(tǒng)相結(jié)合的方式進行施工，避免出現(xiàn)上述問題導(dǎo)致材料和人工的浪費。（3）信號的強弱影響無線系統(tǒng)指令的傳送工作，會發(fā)生發(fā)送指令無法傳達(dá)到智能設(shè)備，控制其他信號的干擾工作尤為重要。（4）雖然是智能張拉系統(tǒng)，但智能化的程度還不夠，隨著AI的迅速發(fā)展，未來張拉機器人會逐步替代張拉的整個過程，只需維護各項設(shè)備就可完成全部的張拉作業(yè)。

4 結(jié)束語

智能張拉的應(yīng)用減少了施工生產(chǎn)的作業(yè)人員，也就是未來人們將和智能系統(tǒng)爭搶工作機會，未來的建筑工程必將是全方位智能化的工程，從項目立項到設(shè)計，再到施工和維護，整個過程智能化達(dá)到全覆蓋，這種勞動密集型產(chǎn)業(yè)將被逐步取代。

參考文獻(xiàn)：

[1]CJJ2-2008.城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社.