浅谈T梁预应力智能张拉精细化施工及其控制

【摘要】本文以凤大高速公路为实例，通过该项目的把总湾特大桥40米T梁预应力施工的具体工艺和流程，借助桥梁预应力智能张拉精细化施工技术，对项目40米T梁预应力张拉进行全程跟踪、智能控制和及时纠错等效果，有利于保障桥梁结构安全。通过T梁预应力智能张拉精细化施工确保了桥梁施工质量符合设计和规范要求，从而降低了桥梁全寿命周期成本。

【关键词】T梁；预应力；智能张拉；精细化；施工控制

工程概括

该项目位于把总湾村东侧，线路向西穿过底下冲沟，沿南侧山体展线，桥梁中心桩号为：K17+850，起终点桩号：K16+770～K19+930，桥长2215m，桥宽2.5×12.0m，双向四车道。桥梁跨径为54×40m预应力混凝土T梁，单幅桥梁片数5片，共540片T梁，其中中跨边梁104片，中跨中梁156片，边跨边梁112片，边跨中梁168片；设置梁间距为2.50m，预制梁长中跨为39.30m； 边跨为39.53m；预制梁高2.5m。主桥上部采用预应力混凝土连续T梁，先简支后结构连续，按全预应力构件设计。

1、预应力张拉施工智能控制系统与工作原理

预应力张拉施工智能控制系统（LZ-5901）是湖南联智桥隧技术有限公司通过大量工程实践，并结合现有施工特点，拥有自主产权的预应力张拉施工设备。系统主要由智能张拉系统平台、LZ-5901智能张拉仪和专用千斤顶三部分组成。其整体设备如下图所示：

智能张拉系统平台操作简单，适应于各种施工环境。该系统的研发成功，填补了智能控制张拉施工的空白。该系统具有自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，且具有错误纠正、数据同步、张拉申核等张拉过程控制。

各单位根据系统预先设定的不同账号、角色和使用权限，通过智能张拉系统平台，输入申请张拉的梁板编号，即可提取张拉要素，在填写相关信息之后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，经由监理单位审核批准后，施工单位启动“张拉施工控制”智能张拉系统平台界面。由LZ-5901智能张拉系统输出液压油量控制信息，通过专用千斤顶液压终端来达到智能控制张拉的目的。

2、智能张拉施工工艺

智能张拉系统平台自动记录张拉数据，杜绝了人为造假质量数据的可能，可进行真实的质量追溯。整个智能张拉过程包括设备安装、智能控制、及时纠错。

2.1张拉设备安装

在智能张拉作业之前，所有构件必须经过相关技术人员进行检测，经检测符合作业要求才可进行张拉作业。根据该系统的使用说明要求，现场作业人员进行收编穿索、穿索、安装千斤顶等施工程序，具体程序如下：

①安装限位板，限位板有锚板与止口定位；

②安装千斤顶，采用防护挡板支架的滑轮吊装，缩短了安装时间，千斤顶止口应对准限位板；

③安装工具锚，应与前端张拉端锚具对正，使孔位排列一致，不得使钢绞线在千斤顶的穿心孔发生交叉，以免张拉时出现失锚事故，工具锚夹片均匀涂退锚灵。

2.2智能张拉

①启动张拉智能平台系统后，现场操作人员、监理员现场摄像，由现场操作人员启动张拉程序。智能张拉平台系统发出信号，传递给LZ-5901智能张拉仪张拉系统，通过张拉系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉；

②油泵供油给千斤顶张拉油缸，按五级加载过程依次上升油压，分级方式为10%（初应力即计算伸长值的起点），20%、40%、60%、80%、100%；

③张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的活塞伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差；

④张拉时，通过智能张拉系统平台和LZ-5901智能张拉系统控制好专用千斤顶加载速度，确保给油平稳，持荷稳定；

3.3及时纠错

通过计算机预设程序，根据施工单位在客户端系统中提交的原始数据计算预应力筋的张拉力值和伸长量。同时通过LZ-5901智能张拉系统控制专用千斤顶将对T梁进行张拉控制：0初应力σcon锚固（持荷2min）。张拉到10%σcon（初应力预紧，作为计算伸长值的起点）系统通过感应系统测量并记录张拉千斤顶的活塞相对油缸端面的位置读数。分级张拉时，感应系统测量并记录分级千斤顶活塞位置读数，张拉100%σcon（或105%σcon时）系统自动测量并记录活塞位置读数，计算伸长值。当实际伸长值与理论伸长值相差大于正负6%时系统将自动报警，停止张拉，待查明原因后方可继续张拉。

3、智能张拉精细化施工控制

由于预应力混凝土结构施工工艺较复杂、技术难度大，预应力施工无法直观地检查其质量，在质量认证中属于很难检查其结果的特殊控制过程。只有通过控制其过程包括控制预应力材料、设备、施工人员、施工工艺等来控制施工质量。

3.1张拉顺序控制

3.1.1张拉顺序遵循均匀对称，偏心荷载小的原则，以确保结构及构件受力均匀，张拉过程中不产生扭转、侧弯，防止混凝土产生超应力、过大的附加应力与变形。此外，安排张拉顺序还应考虑到尽量减少张拉设备来回移动次数。

3.1.2对于T梁横向两束并排，其中一束只张拉50%设计应力。另一束张拉至100%设计应力，再回过头来将先张拉的力补张拉至100%设计力，尽量做到横向对称，避免横向产生偏心造成平弯开裂现象。

3.1.3对于同一束扁锚如采用分索张拉应从中心孔开始张拉，再对称进行。

3.2张拉质量控制

3.2.1施工中要严格执行梳编穿束工艺，以防索力不均度，钢绞线穿束时相互缠绕。

3.2.2限位板应将写有对应使用规格数字的面对准工作锚板安装，安装后保证工作锚板在锚垫板止口内；

3.2.3保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。

3.2.4张拉控制力达到稳定后方可锚固，夹片相互间错位不宜大于2mm，露出锚具外高度不应大于4mm。

3.2.5工具锚板锥孔、工具夹片应经常涂剂。

3.3张拉安全控制

4.3.1张拉现场应有明显标志，与工作无关的人员严禁入内。

4.3.2作业应由专人负责现场指挥。

结论与建议

总之，智能张拉施工控制系统推行桥梁预应力精细化施工技术，基本杜绝了人工对张拉施工的影响，严格控制有效预应力的大小及其不均匀度，确保桥梁预应力张拉施工质量符合设计要求，解决了由于施工不当而造成桥梁预应力病害问题的最有效、最直接的方法。这种方法不能有效对预应力钢绞线的承受张拉力以及张拉长度进行实时监控，智能张拉施工控制系统不仅有效的传达了施工信息的监控，对张拉加载速率、停顿点、持荷时间等张拉要素实现自动控制，而且提高了施工的精确度（精度1%）。保证了桥梁预应力的质量，桥梁预应力张拉施工更加方便、快捷。

预应力张拉智能控制系统能切实有效的控制锚下预应力的大小，改进施工工艺和规范张拉过程，提高预应力施工质量。把总湾特大桥共540片40米T梁，已完工的98片梁板张拉数据结果显示，张拉施工效果明显，最高延伸量误差在2%以内，实际伸长量与理论伸长量相差不到1毫米。减少了张拉施工的误差，节约了投资，提高了建筑施工质量，真正意义上提高了张拉施工质量，保证了桥梁结构安全和耐久性，大大地降低了桥梁全寿命周期成本。

【参考文献：】

[1] 冯伟林，谢立新，余力行.湖南省高速公路桥梁预应力精细化施工指南，2011 （3）

[2]吴涛.桥梁预应力张拉精细化智能控制技术及关键设备研究，2010（11）

[3]杨奇，魏巍.大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工监控分析[J].铁道科学与工程学报，2010，（1）