高速公路智能張拉技術(shù)施工控制

吳文斌

摘 ? 要：我國地域面積遼闊，地形多樣，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，橋梁工程項目不斷增多，特別是在跨越河谷、大山時候，基本以大型橋梁為主，橋梁上部結(jié)構(gòu)跨徑10m～40m之間基本以預(yù)制梁為主，為了更好地保障這些大跨度橋梁工程施工建設(shè)的質(zhì)量，當(dāng)前多選擇預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，既提高了結(jié)構(gòu)的跨徑，又減輕了結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)耐久，質(zhì)量可控?；诖?，智能張拉顯得尤為重要，文章首先簡要對預(yù)應(yīng)力張拉工藝進(jìn)行闡述，并對預(yù)應(yīng)力張拉關(guān)鍵控制點進(jìn)行介紹，最后對預(yù)應(yīng)力張拉伸長量的計算進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;張拉;伸長量;控制

1 ?引言

預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在大跨度橋梁工程中的應(yīng)用有效地提升了橋梁工程的施工建設(shè)質(zhì)量，在很大程度上提高了橋梁的可靠性與穩(wěn)定性。除此之外，采取預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)還可以在一定程度上提升橋梁施工建設(shè)的效率，加快橋梁施工進(jìn)度，減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)耐久，質(zhì)量可控。不過在預(yù)應(yīng)力施工過程之中，最為重要的一個環(huán)節(jié)就是張拉工藝，張拉工藝采用張拉力和伸長量雙控，以預(yù)應(yīng)力為主，伸長量復(fù)核，但是伸長量復(fù)核不準(zhǔn)，往往會導(dǎo)致張拉不準(zhǔn)確，或者質(zhì)量無法準(zhǔn)確控制，因此須對張拉工藝加以重視?；诖?，文章就張拉工藝詳細(xì)的分析與探究。

2 ?預(yù)應(yīng)力張拉發(fā)展

預(yù)應(yīng)力張拉由傳統(tǒng)的手工張拉發(fā)展到今天的智能張拉，利用計算機智能控制技術(shù)，通過儀器自動操作，完成鋼絞線的張拉施工。相比于傳統(tǒng)張拉，智能張拉優(yōu)點突出：保證張拉數(shù)據(jù)準(zhǔn)確安全、自動平衡緩釋泄壓技術(shù)，防止滑束、避免沖擊夾片;操作方便;精確施加應(yīng)力;實現(xiàn)多頂兩端同步張拉;張拉記錄可以通過網(wǎng)絡(luò)上傳無法人為修改，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，

3 ?智能張拉工作原理

根據(jù)張拉梁片，設(shè)置的張拉力及理論伸長量等參數(shù)，啟動張拉，計算機向油泵發(fā)出指令，按預(yù)先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行張拉，同時，壓力傳感器采用高精度，能動態(tài)實時檢測系統(tǒng)中的液壓壓力。預(yù)應(yīng)力錨固后，由計算機發(fā)出卸荷指令，組合控制閥令液壓缸同時退頂，完成工作流程。張拉結(jié)束退缸到位自動停止，消除過度退缸引發(fā)的爆頂事故。數(shù)據(jù)采集采用通過國家認(rèn)證的高精度壓力傳感器，通過直接檢測油頂張拉油口壓力，精確控制張拉過程，實現(xiàn)張拉自動化。數(shù)據(jù)采用動態(tài)采集，每隔5s～10s采集力和頂行程，實時形成張拉曲線，完成后及時保存張拉數(shù)據(jù)并上傳，保證了張拉數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性，在張拉過程中，確保持續(xù)穩(wěn)定張拉力，消除摩阻轉(zhuǎn)向干擾，使工作夾片始終處于最小摩阻狀態(tài)，工具夾片始終處于靜力受壓狀態(tài)。減小力徑回縮，保證鋼絞線受力、伸長值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

4 ?智能張拉幾個關(guān)鍵工具

4.1 ?工具夾片

工具夾片是三片式，安裝工具夾片之前應(yīng)在外側(cè)涂抹石蠟，內(nèi)側(cè)保持清潔，防止鋼絞線滑絲或退頂工具夾片和工具錨板卡死，工作夾片是兩片式，兩者不能混用。

4.2 ?工具錨板

工具錨板放置于張拉千斤頂后端，工具錨板外圈大小應(yīng)和千斤頂大小相等，過小會導(dǎo)致張拉鋼絞線不同軸，或者未對中導(dǎo)致鋼絞線受力不均勻（如圖1）。

4.3 ?限位板

限位板是張拉時候比較關(guān)鍵的工具，限位板一共兩個槽口，上面這個槽口是卡住工作錨板，這個圈的大小要和工作錨板相當(dāng)，過大或者過小限位板無法對中，可能會導(dǎo)致滑絲，回縮值過大，槽口深度只要能卡住工作錨板，沒有具體要求，里面那個圈，對圈的大小、深度都有要求，圈太小，有可能工作夾片退出的時候掛到夾片無法退到位，導(dǎo)致張拉應(yīng)力損失過大，并對鋼絞線劃傷過大，槽口深度決定了張拉時候夾片退出的深度，同時也是控制錨固回縮值的一個關(guān)鍵指標(biāo);槽口深度過大，張拉時夾片退出過多，錨固回縮時，一個回縮值過大，另一個有可能出現(xiàn)夾片收回不同步導(dǎo)致張拉完工作夾片兩片高度不一樣，這樣很容易滑絲，槽口深度過小，張拉時工作夾片無法退到合適位置，工作夾片還在緊緊的夾住鋼絞線，千斤頂在往外拉鋼絞線，這樣會出現(xiàn)鋼絞線劃傷，應(yīng)力損失過大，嚴(yán)重的出現(xiàn)斷絲，并且限位板的孔距必須和工作錨板孔距匹配，要不同樣會出現(xiàn)鋼絞線劃傷，規(guī)范對鋼絞線劃傷是有要求，劃傷過大對鋼絞線保壓，后期運營都有很大的隱患，因此限位板的選擇必須和錨具、夾片配套使用。市面上有多種錨具，每種錨具或者每個廠家生產(chǎn)的錨具都必須有配套的限位板，本文舉YJM型夾片錨具配套標(biāo)準(zhǔn)直徑15.2mm鋼絞線的限位板槽口深度是8.4mm，鋼絞線直徑每增大或減小0.1mm，限位深度要增加或減小0.4mm，限位槽的深度必須和工地鋼絞線實測直徑相匹配，YJM型錨具具體限位槽深度和鋼絞線直徑匹配見表1。

圖2是限位板和工作錨板不匹配，孔內(nèi)和圈壁都有劃傷。

5 ?預(yù)應(yīng)力張拉伸長量計算

5.1 ?回縮量的確定

首先根據(jù)GB/T 14370—2015規(guī)范，回縮值有兩種測量方法，一種是直接測量法，一種是間接測量法，而我們智能張拉測量的回縮值就是直接測量法，當(dāng)鋼絞線張拉到100%并進(jìn)行保壓錨固時，測量鋼絞線在錨墊板外的長度（L1），因為工作錨板和限位板是一個相對靜止的，所以可以理解此時限位板上槽口抵住工作錨板到工具夾片的長度（也就是錨固收頂之前100%頂行程），錨固之后泄壓收頂，規(guī)范為回油至油壓為1MPa時，測量鋼絞線在錨墊板外的長度（L2），但是當(dāng)1MPa時，我們千斤頂早已經(jīng)不受力，所以我們通常當(dāng)收頂為10%時測出的頂行程，作為錨固伸長值，回縮值=L1-L2-L3，L3為工作錨和工具錨之間鋼絞線的理論伸長值。

直接用限位板槽口深度減去張拉完工作夾片外露長度，作為回縮值，其實這種方法只能粗略對比出回縮值的大概。比如我們用的錨具，配套的限位板槽口深度為8.4mm，張拉完工作夾片外露長度為2m～3mm，所以我們的回縮值粗略估計應(yīng)該大于5.4mm，因為張拉時工作夾片退出，完全抵住限位板底部，收頂后，夾片外露3mm左右，但是夾片收回的同時鋼絞線同樣有一個往梁體內(nèi)的收縮，所以我們的回縮值應(yīng)該大于5.4mm，

錨固回縮值=100%張拉力對應(yīng)的頂行程（L1）-錨固后伸長量（收頂?shù)?0%對應(yīng)的頂行程L2）-工作端伸長量（3.6mm），這個值前面說的是介于5.4～6之間，規(guī)范要求不能大于6mm，但是有可能放張時兩端不同步，會出現(xiàn)一端數(shù)據(jù)大于6mm的情況，但是兩端加起來不能大于12mm，并且錨具檢驗報告上為5.8mm，實際我們張拉出來的回縮量兩端應(yīng)該在11.5mm～12mm之間，規(guī)定這個值的目的就是控制應(yīng)力損失不能過大，這就對錨具提出了很高的要求，同時對張拉設(shè)備也提出了很高的要求，首先要具備測量回縮值功能，其次兩邊還得同步，如果不同步，那回縮值肯定有一邊大于6mm，此值不參與計算伸長率誤差，只是一個控制我們應(yīng)力損失的一個數(shù)。

5.2 ?伸長量的確定

10%對應(yīng)的伸長量指的是10%所對應(yīng)的頂行程;20%對應(yīng)的伸長量指的是20%所對應(yīng)的頂行程; 100%對應(yīng)的伸長量指的是100%對應(yīng)的頂行程，也就是前面說的L1;100%張拉力指的是千斤頂應(yīng)該拉到的力，設(shè)計張拉力指的是錨下控制張拉力，他們的差值是錨口損失，我們這邊測的錨口損失為4%，也就是100%張拉力=設(shè)計張拉力[×]（1+0.04）。

工作端伸長量指的是千斤頂里面的鋼絞線在100%張拉力的伸長量，我們標(biāo)頂?shù)拈L度大概50cm，所以算出來是3.6mm，相應(yīng)的如在千斤頂前面加傳力裝置，那這個長度也要做相應(yīng)調(diào)整。

錨固后伸長量指的是收頂?shù)?0%所對應(yīng)于的頂行程，也就是前面說的L2。

錨固回縮值=100%張拉力對應(yīng)的頂行程（L1）-錨固后伸長量（收頂?shù)?0%對應(yīng)的頂行程L2）-工作端伸長量（3.6mm）。

鋼絞線內(nèi)縮量均值指的是工具夾片在張拉之前外露量-張拉到100%工具夾片外露量，張拉完每一束張拉機會提示輸入這兩個數(shù)，這個數(shù)需要通過測量張拉前后工具夾片外露差距得到。

總伸長值=100%張拉力對應(yīng)的頂行程+20%張拉力對應(yīng)的頂行程-2[×]10%張拉力對應(yīng)的頂行程-2[×]工作端伸長量-2[×]鋼絞線內(nèi)縮量均值。

伸長率誤差=（理論伸長量-總伸長值）/理論伸長量[×]100

圖3記錄了整個張拉過程，兩根線分別反映力的變化和頂行程的變化，壓力回到10%，有一個拐點，此處是記錄回縮量的一個過程，張拉過程中，每隔5s收集頂行程，張拉完成形成張拉曲線，數(shù)據(jù)上傳，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控，整個張拉過程質(zhì)量可控。

6 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著大跨度橋梁施工建設(shè)增多，預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。在張拉過程中，智能張拉比傳統(tǒng)張拉優(yōu)勢明顯，但是對張拉工藝，張拉細(xì)節(jié)，工具錨提出了更加明確要求;預(yù)應(yīng)力是整個橋梁上部結(jié)構(gòu)受力的主要構(gòu)件，張拉工藝控制好，對提高整個橋梁使用壽命有相當(dāng)重要的意義

參考文獻(xiàn)：

[1] 王瑞斌.預(yù)應(yīng)力張拉伸長量及回縮量量測方法探討[J].鐵路建筑技術(shù)，2018（z1）.

[2] 宋龍飛.淺談預(yù)應(yīng)力張拉伸長量測定與控制的探討[J].科技風(fēng)，2009（24）.