智能張拉技術(shù)在預(yù)制T梁施工中的應(yīng)用

成曉強(qiáng)

(山西路橋第七工程有限公司長(zhǎng)治分公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

0 引言

橋梁工程施工工序多，施工難度大，而預(yù)制梁施工是橋梁施工中的重要組成部分，其施工質(zhì)量關(guān)系到橋梁的總體質(zhì)量。以往橋梁施工過(guò)程中，由于施工工藝、施工技術(shù)落后、施工人員責(zé)任心不足，在預(yù)制梁施工過(guò)程中出現(xiàn)張拉力不足或過(guò)度，壓漿密實(shí)度不足，甚至個(gè)別預(yù)制梁存在漏張拉的情況，這些問(wèn)題都給預(yù)制梁施工留下很多質(zhì)量隱患。預(yù)應(yīng)力不足會(huì)降低梁體剛度，而預(yù)應(yīng)力過(guò)度會(huì)使上拱過(guò)度甚至造成預(yù)應(yīng)力筋斷裂，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)提前破壞。為了提高預(yù)制梁橋張拉質(zhì)量，采用智能張拉技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)張拉技術(shù)，在預(yù)制梁張拉過(guò)程中智能控制張拉力和伸長(zhǎng)量。傳統(tǒng)的張拉技術(shù)，在張拉過(guò)程中需要人工指揮、觀測(cè)，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。智能張拉技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可精準(zhǔn)化控制張拉伸長(zhǎng)量，也可保證管道壓漿的密實(shí)度。

智能張拉技術(shù)可以大大減少人工干預(yù)，操作方法簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，張拉效率高，可有效提高張拉速度，防止出現(xiàn)張拉不足或張拉過(guò)度。文章結(jié)合隰吉高速公路坡頭溝特大橋30 m預(yù)制T梁張拉施工實(shí)踐，分別采用傳統(tǒng)張拉技術(shù)和智能張拉技術(shù)進(jìn)行張拉，通過(guò)在施工過(guò)程中收集T梁撓度與鋼絞線伸長(zhǎng)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析智能張拉技術(shù)的張拉效果。

1 工程概況

隰吉高速公路坡頭溝特大橋上跨國(guó)道G209，橋梁左幅中心樁號(hào)為ZK85+259.67，起訖點(diǎn)樁號(hào)為ZK84+575.67～K85+938.5，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為1 367.5 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用(30+40+30) m+(42-30) m預(yù)制T梁，其中40 m預(yù)制T梁共計(jì)5片，30 m預(yù)制T梁共計(jì)210片[1]。橋梁右幅中心樁號(hào)為K85+255.0，起訖點(diǎn)樁號(hào)為K84+601.0～K85+908.5，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度1 307.5 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用(30+40+30) m+(40-30)m預(yù)制T梁，其中40 m預(yù)制T梁共計(jì)5片，30 m預(yù)制T梁共計(jì)200片。預(yù)制T梁施工采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用柱式臺(tái)、柱式墩，鉆孔灌注樁。

2 預(yù)制T梁智能張拉施工方案

2.1 智能張拉技術(shù)原理

智能張拉技術(shù)是通過(guò)主控電腦發(fā)出張拉指令，通過(guò)智能張拉系統(tǒng)控制每臺(tái)張拉設(shè)備按照張拉程序同步進(jìn)行張拉工作，整個(gè)張拉過(guò)程自動(dòng)完成，不需要人工參與。與傳統(tǒng)張拉技術(shù)相同，智能張拉系統(tǒng)張拉還是遵循張拉應(yīng)力和伸長(zhǎng)量雙控的原則，以張拉應(yīng)力控制為主，以伸長(zhǎng)量控制為輔，運(yùn)用先進(jìn)的傳感技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)，通過(guò)傳感器收集每臺(tái)張拉設(shè)備的張拉位移和油壓，反饋給主控電腦，經(jīng)過(guò)分析處理后輸出指令，及時(shí)調(diào)整張拉設(shè)備的張拉位移和油壓，按照預(yù)設(shè)的張拉力和張拉速度，自動(dòng)完成預(yù)制梁的張拉，達(dá)到預(yù)期的張拉應(yīng)力，自動(dòng)、高精確度完成預(yù)應(yīng)力張拉工作[2-3]。

智能張拉系統(tǒng)采用超高壓油泵作為張拉動(dòng)力裝置，可在鋼絞線張拉過(guò)程中按照需要提供張拉動(dòng)力，并可以實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)量的精確控制。張拉過(guò)程中由主控電腦發(fā)出指令，控制系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)程序執(zhí)行，采用專用的軟件監(jiān)控張拉操作，記錄張拉應(yīng)力和伸長(zhǎng)量，確保張拉工作的順序進(jìn)行，智能張拉設(shè)備的組成及技術(shù)原理如圖1所示。

2.2 預(yù)制T梁智能張拉施工方案

本項(xiàng)目30 m預(yù)制T梁共200片，采用SKYB-50數(shù)控智能張拉設(shè)備。該張拉設(shè)備傳感器測(cè)量精度為0.5 MPa，張拉過(guò)程中張拉力誤差不超過(guò)5 kN，終點(diǎn)誤差不超過(guò)20 kN。張拉工作范圍為0 MPa～55 MPa，千斤頂最大行程為200 mm，工作溫度范圍為-10 ℃～50 ℃，空氣濕度不得超過(guò)95%，且不得有結(jié)露現(xiàn)象。張拉過(guò)程中采用無(wú)線控制，距離為200 m。張拉施工主要操作如下：

1)設(shè)備調(diào)試。

接通電源，在關(guān)閉電機(jī)的狀態(tài)下連接筆記本電腦，確定網(wǎng)絡(luò)可以正常連接。打開(kāi)程序進(jìn)入“張拉施工界面”按照系統(tǒng)提示輸入“IP地址”，連接設(shè)備。如設(shè)備不能正常連接，應(yīng)檢查電源、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器、天線等是否正常開(kāi)啟或連接，排除故障后顯示正常連接方可進(jìn)入下一步。

網(wǎng)絡(luò)連接正常開(kāi)始設(shè)備調(diào)試，顯示位移線和壓力線為水平順直移動(dòng)為正常，如讀數(shù)出現(xiàn)負(fù)值可能為數(shù)據(jù)線損壞。輕拉位移伸縮桿，如筆記本上的讀數(shù)隨之產(chǎn)生變化，說(shuō)明設(shè)備運(yùn)行正常，可以進(jìn)行張拉工作。

2)張拉施工。

張拉前檢查張拉梁號(hào)，確定千斤頂安裝正確，然后按鍵啟動(dòng)設(shè)備，預(yù)熱5 min左右，如環(huán)境溫度低于10 ℃，適當(dāng)增加預(yù)熱時(shí)間，通常為15 min～30 min。張拉前提醒工作人員注意安全，然后點(diǎn)擊“開(kāi)始張拉”按鍵，開(kāi)始進(jìn)行第一次張拉，并密切關(guān)注位移線和壓力線的變化情況，如發(fā)現(xiàn)異常立即點(diǎn)擊“暫停張拉”按鍵。對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，找出異常原因，排除故障后方可進(jìn)行張拉。張拉過(guò)程中操作人員應(yīng)密切關(guān)注張拉設(shè)備運(yùn)行情況，不得擅自離開(kāi)控制臺(tái)。

張拉過(guò)程中密切關(guān)注梁板兩端張拉設(shè)備、千斤頂?shù)倪\(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常立即暫停張拉，查明原因排除故障后再繼續(xù)張拉。一束鋼絞線張拉完成后，張拉設(shè)備自動(dòng)退頂，操作呈現(xiàn)對(duì)張拉數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)步驟。在下一束鋼絞線張拉前，工作人員再次對(duì)千斤頂、數(shù)據(jù)線等進(jìn)行檢查，確保設(shè)備正常運(yùn)行。張拉完成后按照順序依次關(guān)閉程序、電源，拆掉千斤頂和油管，整理現(xiàn)場(chǎng)[4-5]。

3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線智能張拉效果分析

3.1 試驗(yàn)方案

為了確定智能張拉技術(shù)的張拉效果，在30 m預(yù)應(yīng)力T梁張拉過(guò)程中采用智能張拉和傳統(tǒng)張拉兩種方式進(jìn)行張拉，對(duì)比分析確定張拉效果。將所選30 m預(yù)制T梁分為兩組，預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉分別采用預(yù)應(yīng)力張拉和傳統(tǒng)張拉技術(shù)，兩組試驗(yàn)T梁在同一天綁扎鋼筋、同一天進(jìn)行混凝土澆筑，在同條件下進(jìn)行養(yǎng)生，在養(yǎng)生期達(dá)到7 d后開(kāi)展回彈試驗(yàn)，在確定梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到張拉要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工。在兩種方式預(yù)應(yīng)力張拉施工過(guò)程中，對(duì)不同張拉階段伸長(zhǎng)量、梁體預(yù)拱度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，作為分析智能張拉效果的主要依據(jù)。

3.2 預(yù)制T梁預(yù)拱度監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

本文選取坡頭溝特大橋左7-3和右8-3兩片30 m預(yù)制T梁作為試驗(yàn)對(duì)象，布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面對(duì)張拉過(guò)程中梁體的預(yù)拱度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)斷面從梁端開(kāi)始，距梁端1 m為斷面一，之后每2 m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，如圖2所示，其中斷面七為跨中斷面。智能張拉和傳統(tǒng)張拉預(yù)制T梁各斷面預(yù)拱度理論計(jì)算值和監(jiān)測(cè)值如表1所示，兩種張拉方法各斷面預(yù)拱度變化曲線如圖3所示。

表1 30 m預(yù)制T梁智能張拉與傳統(tǒng)張拉預(yù)拱度計(jì)算值與監(jiān)測(cè)值統(tǒng)計(jì)表

分析表1數(shù)據(jù)和圖3變化趨勢(shì)，可以得出采用智能張拉和傳統(tǒng)張拉技術(shù)張拉梁體的預(yù)拱度均與理論計(jì)算值接近，且采用智能張拉各斷面預(yù)拱度高于理論計(jì)算值和傳統(tǒng)張拉所產(chǎn)生的預(yù)拱度。通過(guò)對(duì)比分析，可以得出采用智能張拉技術(shù)可以使預(yù)制T梁結(jié)構(gòu)得到更高的預(yù)拱度，說(shuō)明智能張拉效果較傳統(tǒng)張拉更好。

3.3 預(yù)制T梁伸長(zhǎng)量監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

同樣采用智能張拉和傳統(tǒng)張拉技術(shù)，分別在張拉行程達(dá)到10%，20%和100%時(shí)，對(duì)30 m預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長(zhǎng)量進(jìn)行記錄，對(duì)比分析確定張拉效果，兩種張拉方式不同張拉行程預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長(zhǎng)量記錄結(jié)果如圖4～圖6所示。

分析圖4～圖6曲線變化趨勢(shì)，可以得出采用智能張拉技術(shù)的預(yù)制T梁實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量最接近，而采用傳統(tǒng)張拉技術(shù)的預(yù)制T梁實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量的差值相對(duì)較大，說(shuō)明智能張拉技術(shù)準(zhǔn)確率更高，張拉效果更好[4-6]。

4 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)張拉方式相比，智能張拉技術(shù)操作簡(jiǎn)單，大大減少了人工操作，張拉速度快，準(zhǔn)確率高。文章結(jié)合隰吉高速公路坡頭溝特大橋30 m預(yù)制T梁施工實(shí)踐，分別采用智能張拉和傳統(tǒng)張拉技術(shù)兩種方式進(jìn)行張拉，在張拉過(guò)程中監(jiān)測(cè)梁體撓度和鋼絞線伸長(zhǎng)量，對(duì)比分析確定張拉效果。通過(guò)對(duì)預(yù)制T梁預(yù)拱度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得出采用智能張拉可以得到更高的預(yù)拱度，張拉效果更好。通過(guò)分析鋼絞線伸長(zhǎng)量監(jiān)測(cè)結(jié)果，得出在張拉行程達(dá)到10%，20%，100%時(shí)，采用智能張拉技術(shù)實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量最接近，說(shuō)明智能張拉技術(shù)準(zhǔn)確率更高?？傊?，通過(guò)對(duì)比分析，可以得出采用智能張拉技術(shù)可以得到更高的預(yù)拱度，且準(zhǔn)確率更高，因此智能張拉技術(shù)張拉效果較傳統(tǒng)張拉好。