智能张拉在桥梁施工中的应用

[摘 要]智能张拉在桥梁施工中能保证施工过程的规范化、标准化和智能化、技术数据的可靠，可供类似施工时参考。

[关键词]智能张拉 桥梁 应用

中图分类号：TU957 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0123-01

1 前言：

近年来，我国桥梁建设任务繁重，工程技术难度不断提高。许多桥梁在施工过程中出现了安全事故，造成了较大的人员伤亡和经济损失。出现这些事故的原因一方面是桥梁工程质量存在缺陷，另一方面是因为施工监控技术不到位。其中预应力张拉不合格为其中一项关键因素。

2 传统张拉施工工艺特点、存在问题及智能张拉的应用

2.1 传统的张拉施工特点概况为：①人工手动驱动油泵；②根据压力表读数控制张拉力；③待压力表读数达到预定值时用钢尺测量张拉伸长值；④人工记录张拉数据。

由于传统的张拉工艺主要依靠人工手动操作控制张拉设备，这就导致张拉过程随意性大、不规范，具体问题表现如下：①张拉力控制误差过大，达±15%；②钢绞线伸长值测量不及时、不准确，未能实现张拉力和伸长值的双重同步控制；③张拉过程很不规范，预应力损失大；④两端对称张拉不同步，结构受力不均；⑤人工记录数据，质量隐患被掩盖。

2.2 张拉不合格的主要原因：

2.2.1 施加张拉力不准确。

2.2.2 张拉过程中预应力的损失过大

1）预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失2）锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失；

3）弹性压缩引起的应力损失；

4）预应力筋松弛引起的应力损失；

5）混凝土收缩和徐变引起的应力损失

2.3 预应力智能张拉系统及远程监控的开发及使用，能保证施工过程的规范化、标准化和智能化、技术数据的可靠（自动记录及保存，杜绝了人为造假之虞）。其具体表现在以下几个方面：

2.3.1 预应力张拉智能化成套技术，改变了传统的张拉工艺，严格控制预应力张拉精度，对提高桥梁结构的耐久性和使用寿命、降低桥梁的寿命周期成本具有重大现实意义。

2.3.2 能大幅度的提高预应力张拉的控制精度，有效的实现多顶同步张拉，确保预应力张拉施工各技术参数指标满足规范要求，建立了桥梁的有效预应力度。

2.3.3 能实现预应力施工质量管理“实时跟踪、过程控制、及时补救”，提高施工质量管理工作的质量和效率。管理者和施工人员能全天候对桥梁预应力施工质量进行监控。本文以湖南省龙山（湘鄂界）至永顺高速公路项目中智能张拉的应用做简要介绍。

3.项目概况：

本项目是湖南省龙山（湘鄂界）至永顺高速公路项目，位于湖南省龙山县、永顺县境内。全线共设特大桥4座，大桥57座，桥梁上部结构形式主要为三种，其中预应力混凝土连续T梁31842m，预应力混凝土刚构箱梁+T梁4152m，预应力混凝土连续空心板85m，先简支后连续T梁861m。

4 预应力智能张拉系统及设备组成

桥梁预应力智能张拉系统指一种预应力自动张拉设备及其计算机控制系统，主要由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、自带无线网卡的笔记本电脑、高压油管等组成。其以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标，系统通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长值（含回缩量）等数据，实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备（泵站）接收系统指令，实现张拉力及加载速度实时精确控制。系统还根据预设程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。

4.1 预应力智能张拉仪

此设备为超高压动力输出装置，它的作用主要是为梁体的张拉装置（千斤顶）提供可靠、稳定的提升动力，具有提升、保压、回程等功能。同时保证进油速度实时可调，实现“多顶同步”，能缓慢卸载，准确采集回缩值，对数据进行实时在线远程传输、远程管理。该设备能够精准的实现程序设定的命令，通过无线通讯接口确保数据通讯的可靠交互，具有语音引导功能。

4.2 智能千斤顶

它采用新型密封件，高压自增强油缸强度，优化千斤顶结构尺寸，在保证千斤顶行程，油压不变的前提下，重量比常规穿心式千斤顶减轻30%～45%，使千斤顶的重量出力比达到0.6：1，同时千斤顶长度和外径减小，能减小预留钢绞线的长度，可广泛应用于先张法和后张法的预应力施工。自身附带电子位移传感器，用于千斤顶内缸伸长量的测试。具有精度高、误差小、量程大、移动平顺等特点；自身附带高精度压力传感器，能精准测量千斤顶输出的力值。

4.3 设备无线连接

本系统开发应用433MHz工业级无线通信频率，采用局域网WIFI连接计算机与智能张拉仪，利用计算机自带的无线网卡，确保通讯连接方便快捷，性能可靠。自带GPRS系统，可进行远程技术诊断

4.4 智能张拉压浆远程云监控技术功能设计

4.4.1 远程实时监控

设备在张拉或者压浆过程中，通过设备自带的GPRS通讯模块，能够实现对施工数据的实时监控：可以在设备施工过程中，在平台系统中查看现场设备的运行状态和实时的施工数据和曲线。在施工结束后，可以同步看到张拉或者压浆的结果数据是否合格。

4.4.2 施工记录历史查询

通过数据查询功能，可以查看每一片梁详细的张拉和压浆的记录。

包括：混凝土试块的强度，使用的钢绞线的实验室参数，千斤顶的使用次数，每孔的张拉力和延伸量误差，压浆浆液的水胶比，压浆压力以及现场施工过程重要参数的变化曲线。

4.4.3 异常数据预警

对于上传到系统平台的张拉和压浆的数据（实际张拉力、延伸量误差、进浆压力、水胶比等），如果超过了桥梁施工规范规定的正常范围，则会在系统的预警信息中给出预警提示，方便业主或者监理有针对性的发现和处理问题。

同时如果客户需要，可以增加短信报警功能。不合格数据一旦上传到系统中，即会通过定制的短信平台发送到指定的管理人员手机上。

4.4.4 数据分析统计和工程计量

对于上传的大量施工数据，系统提供了统计功能，将大量的数据用图行的方式呈现出来，以反映施工的质量和趋势。业主单位则可以通过系统的对张拉梁板数据的统计，实现对施工单位的计量和进度考核。

5.预应力智能张拉技术使用的质量效果

5.1.在龙永高速公路项目各标段的预应力施工中，对梁板施加预应力力值的大小进行精确控制，降低了由于预应力施加不足或超标引起的桥梁开裂、下挠、破坏等风险，有利于保证结构安全，提高耐久性，延长使用寿命，降低养护维修成本。

5.2.实现多顶对称同步张拉，保证施加应力均衡，消除了对称张拉不受力不均衡对结构造成的扭曲等危害。

5.3.规范张拉行程，大幅度减小张拉过程中预应力的损失，保证有效预应力符合设计要求。

5.4.及时发现施工中各种质量问题，杜绝了张拉数据造假。

5.5.能保证预应力张拉技术指标达到规范要求，促进了标准化和精细化施工，提高了桥梁预应力施工工艺和技术水平。

5.6在龙永高速公路项目中推广预应力张拉智能化成套技术，节约生产劳动力，张拉压浆施工工效相对于非智能化施工提高1倍以上，人工费消耗降低了2/3，明显提高工程施工进度，极大降低了施工成本。另外，智能化张拉施工工艺，能进行动态管理和自动监控，可及时发现张拉过程中出现的问题，并及时解决，不留后遗症，提高了预应力的能效，明显延长了桥梁的使用寿命，从而节约了桥梁后期加固、维修、拆除的费用，经济效益明显。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）.

[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）.

[3]《混凝土结构工程施工及验收规范》.

[4]《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》 JGJ 85-2002.