T梁智能張拉、壓漿施工控制技術(shù)

羅謙 彭飛

摘 要：面向目前工程領(lǐng)域的預(yù)應(yīng)力橋梁質(zhì)量隱患問題，本文詳細(xì)介紹了預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)、橋梁預(yù)應(yīng)力智能壓漿系統(tǒng)，結(jié)合在后張法預(yù)應(yīng)力工藝中的應(yīng)用情況，從推廣該項(xiàng)技術(shù)的角度較詳細(xì)的介紹其施工控制，并以滬昆高鐵新晃進(jìn)站公路B1合同段沙灣大橋?yàn)槔f明了施工實(shí)踐流程，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：T梁;預(yù)應(yīng)力;智能張拉、壓漿;施工控制

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

橋梁承載著重要的交通功能，結(jié)合我國橋梁工程的實(shí)際施工及使用現(xiàn)狀可知，橋梁結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，開裂等問題[1]。大量在役的預(yù)應(yīng)力橋梁調(diào)查和檢測結(jié)果表明，相當(dāng)部分的預(yù)應(yīng)力橋梁質(zhì)量隱患來源于預(yù)應(yīng)力張拉施工不規(guī)范、壓漿不飽滿和缺乏有效的質(zhì)量控制手段。傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉控制方法由于受到監(jiān)測手段的限制，其同步精度根本無法保證。張拉中停頓時(shí)間不充分，使得預(yù)應(yīng)力筋回縮、錨具變形等原因引起的預(yù)應(yīng)力損失十分大，嚴(yán)重影響有效預(yù)應(yīng)力的建立。如何嚴(yán)格控制有效預(yù)應(yīng)力的大小及其不均勻度，確保橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，是解決當(dāng)前因施工不當(dāng)而造成橋梁預(yù)應(yīng)力病害問題的最有效、最直接的方法，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文依托滬昆高鐵新晃進(jìn)站公路B1標(biāo)段沙灣大橋工程，實(shí)行橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉、壓漿施工技術(shù)，對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿實(shí)時(shí)全程跟蹤、智能控制、及時(shí)糾錯(cuò)?；旧舷巳斯埨袦y量精度較低，容易引發(fā)人員傷害安全事故存在的問題，壓漿不飽滿、減少環(huán)境與人為等因素的影響，切實(shí)有效的控制錨下預(yù)應(yīng)力的大小，改進(jìn)施工工藝和規(guī)范張拉過程，提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，保證了橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性，降低了橋梁全壽命周期成本。

1 工程概況

沙灣大橋?qū)贉ジ哞F新晃進(jìn)站公路，中心樁號(hào)K0+395，橋長447.34 m，本橋上部為6*30+5*40+2*30后張預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁構(gòu)造，T梁共104片，橋面凈寬15 m+2×2（人行道），T梁梁高2 m～2.5 m。預(yù)應(yīng)力采用底松馳高強(qiáng)鋼絞線，抗拉標(biāo)準(zhǔn)值1 860 MPa，張拉控制應(yīng)力0.75?pk，單股張拉控制力193.9 kN。預(yù)應(yīng)力鋼束編號(hào)為N1～N5，根數(shù)分別為內(nèi)主梁8、7、7、7、8根，外主梁9、8、8、8、8根，張拉順序?yàn)?00%N1→100%N2→100%N5、第二次張拉100N3→100%N4，張拉時(shí)兩端對(duì)稱、均勻張拉，采用張拉力和引伸量雙控。

2 理論與技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 智能張拉系統(tǒng)

橋梁預(yù)應(yīng)力張拉智能控制系統(tǒng)主要組成部分有：智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)、智能張拉儀和專用千斤頂組成。智能張拉系統(tǒng)操作簡單，界面人性化，適應(yīng)各種施工場地環(huán)境。借助智能張拉系統(tǒng)，可以自動(dòng)讀取梁板參數(shù)，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、張拉申核等張拉過程控制，核心是在預(yù)應(yīng)力張拉控制和施工技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上，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[2]，圖1為雙束張拉系統(tǒng)示意圖。

施工單位根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的不同賬號(hào)、角色和使用權(quán)限，通過智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)，輸入申請(qǐng)張拉的梁板編號(hào)，即可提取張拉要素，在填寫相關(guān)信息之后，提交張拉申請(qǐng)，系統(tǒng)將通過計(jì)算系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算張拉力和伸長值控制值，一切張拉準(zhǔn)備就緒，經(jīng)由監(jiān)理單位審核批準(zhǔn)后，施工單位啟動(dòng)“張拉施工控制”智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)界面。由智能張拉系統(tǒng)輸出液壓油量控制信息，通過專用千斤頂液壓終端來達(dá)到智能控制張拉的目的。張拉完成后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，通過智能張拉平臺(tái)系統(tǒng)，施工單位、監(jiān)理、業(yè)主可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的用戶權(quán)限登錄平臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)張拉進(jìn)度、延伸率、起拱度等過程進(jìn)行全面控制了解。如有不符合質(zhì)量要求，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“理論伸長量”分析指標(biāo)，分析原因，及時(shí)積累數(shù)據(jù)，還可原張拉過程，積累工程經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，該智能張拉系統(tǒng)與傳統(tǒng)張拉方式相比，能夠使業(yè)主、監(jiān)理、施工單位、檢測單位在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行交互，而交互的媒介是通過互聯(lián)網(wǎng)，因而突破了地域的限制，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理的嚴(yán)密性[3]。

2.2 橋梁預(yù)應(yīng)力智能壓漿系統(tǒng)

循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)由制漿系統(tǒng)、壓漿系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、循環(huán)回路系統(tǒng)組成。漿液在由預(yù)應(yīng)力管道、制漿機(jī)、壓漿泵組成的回路內(nèi)持續(xù)循環(huán)以排凈管道內(nèi)空氣，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道堵塞等情況，并通過加大壓力進(jìn)行沖孔，排出雜質(zhì)，消除致壓漿不密實(shí)的因素[4]。智能壓漿系統(tǒng)具有施工操作便捷和質(zhì)量控制可靠的顯著特點(diǎn)，在預(yù)應(yīng)力橋梁施工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

在管道進(jìn)、出漿口分別設(shè)置精密傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測壓力，并實(shí)時(shí)反饋給系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行分析判斷，測控系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)指令進(jìn)行壓力的調(diào)整，保證預(yù)應(yīng)力管道在施工技術(shù)規(guī)范要求的漿液質(zhì)量、壓力大小、穩(wěn)壓時(shí)間等重要指標(biāo)約束下完成壓漿過程，確保壓漿飽滿和密實(shí)。主機(jī)判斷管道充盈的依據(jù)為進(jìn)出漿口壓力差在一定的時(shí)間內(nèi)是否保持恒定。

系統(tǒng)將高速制漿機(jī)、儲(chǔ)漿桶、進(jìn)漿測控儀、返漿測控儀、壓漿泵集成于一體，現(xiàn)場使用只須將進(jìn)漿管、返漿管與預(yù)應(yīng)力管道對(duì)接，無需增加管道長度，即可進(jìn)行壓漿施工。操作十分簡單，利于推廣。

3 智能張拉施工工藝

3.1 張拉設(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)要求方可進(jìn)行張拉。經(jīng)平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)理單位審核批準(zhǔn)后，張拉控制系統(tǒng)才能啟動(dòng)。根據(jù)此設(shè)備的使用說明及要求，現(xiàn)場施工作業(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）安裝限位板，限位板有止口與錨板定位;

（2）安裝專用千斤頂，千斤頂止口應(yīng)對(duì)準(zhǔn)限位板;

（3）安裝工具錨，應(yīng)與前端張拉端錨具對(duì)正，使孔位排列一致，不得使鋼絞線在千斤頂?shù)拇┬目装l(fā)生交叉，以免張拉時(shí)出現(xiàn)失錨事故，工具錨夾片均勻涂退錨靈;

（4）連千斤頂油管，接油表，接油泵電源;

（5）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）啟動(dòng)張拉智能平臺(tái)系統(tǒng)后，現(xiàn)場操作人員、監(jiān)理員現(xiàn)場攝像，由現(xiàn)場操作人員啟動(dòng)張拉程序;

智能張拉平臺(tái)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，傳遞給智能張拉儀張拉系統(tǒng)，通過張拉系統(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;

（2）油泵供油給千斤頂張拉油缸，按四級(jí)加載過程依次上升油壓，分級(jí)方式為10%（初應(yīng)力即計(jì)算伸長值的起點(diǎn)）、20%、50%、100%;

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

（4）張拉時(shí)，通過智能張拉系統(tǒng)平臺(tái)和智能張拉系統(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;

（5）張拉過程中，系統(tǒng)將自動(dòng)校核測量數(shù)據(jù)，當(dāng)實(shí)際伸長值與理論伸長值相差大于正負(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。

4 結(jié)束語

通過在滬昆高鐵新晃進(jìn)站公路B1標(biāo)段沙灣大橋共104片T梁施工中，推廣運(yùn)用T梁預(yù)應(yīng)力智能張拉、壓漿施工工藝及施工控制方案，從已完工的104片梁板張拉、壓漿數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，施工效果明顯，最高延伸量誤差在3%以內(nèi)，實(shí)際伸長量與理論伸長量相差不到1 mm?；径沤^了人工對(duì)張拉施工的影響，保證了橋梁預(yù)應(yīng)力的質(zhì)量，壓漿完成后24小時(shí)檢查壓漿口均非常飽滿，杜絕了傳統(tǒng)壓漿的一般病害。

參考文獻(xiàn)：

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