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(山西長興路橋工程有限公司，山西長治 046000)

0 引言

預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)依靠計算機進行智能化操作，實現(xiàn)設(shè)備自動運行，系統(tǒng)采用局域網(wǎng)WIFI連接計算機與智能張拉儀，利用計算機自帶的無線網(wǎng)卡，通過無線通訊接口與計算機進行數(shù)據(jù)交換來控制箱梁鋼絞線張拉施工過程，徹底改變了以前由人工來控制液壓油泵的預(yù)應(yīng)力張拉施工，實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力張拉全過程智能化，不需要人工開泵、人工手動測量伸長值，減少了鋼絞線張拉施工關(guān)鍵工序中人為因素的操作，保證了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)安全和耐久性，目前已在全國高速公路全面推廣應(yīng)用。

1 工程概況

我項目部承建的山西省左權(quán)至黎城高速公路項目ZL3-4標段位于黎城縣黃崖洞鎮(zhèn)和西井鎮(zhèn)境內(nèi)，施工范圍:主線K46+300～K51+586．188(里程長度5 286 m)、G207 改路(LK0+180～LK0+500)、西井互通連接線(MK0+108～MK1+720)、M匝道(MK1+720～MK2+153．52)、Q 匝道(QK0+000 ～QK0+587．667)、G 匝道(GK1+516．521～GK2+300)。橋梁主要工程量:大橋1 301．5 m/4座，分離式立交173 m/2座，匝道橋381．08 m/5座;共計預(yù)制30 m箱梁8片，25 m箱梁176片，20 m箱梁398片。預(yù)制箱梁混凝土標號均為C50，普通鋼筋采用HPB235和HRB335鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用抗拉強度標準值fpk=1 860 MPa、公稱直徑d=15．20 mm的低松弛高強度鋼絞線，其力學(xué)性能指標應(yīng)符合GB/T 5224-2003預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線的規(guī)定。

2 箱梁預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)工作原理

1)橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)主要設(shè)備由預(yù)應(yīng)力智能張拉儀、千斤頂、自帶無線網(wǎng)卡的強固筆記本電腦、高壓油管等組成(見圖1)。2)預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)以應(yīng)力為控制指標，伸長量誤差作為校對指標。系統(tǒng)通過傳感技術(shù)采集每臺張拉設(shè)備(千斤頂)的工作壓力和鋼絞線的伸長量(含回縮量)等數(shù)據(jù)，并實時將數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主機進行分析判斷，同時張拉設(shè)備(泵站)接收系統(tǒng)指令，實時調(diào)整變頻電機工作參數(shù)，從而實現(xiàn)高精度實時調(diào)控油泵電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)張拉力及加載速度的實時精確控制。系統(tǒng)還根據(jù)預(yù)設(shè)的程序，由主機發(fā)出指令，同步控制每臺設(shè)備的每一個機械動作，自動完成整個張拉過程，真正實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力與伸長量的智能雙控。3)智能張拉系統(tǒng)界面采用多種創(chuàng)新性設(shè)計，精確控制張拉力值大小，精確測量預(yù)應(yīng)力筋伸長量，實現(xiàn)自動補張，及時校核伸長量誤差。無線采集控制，遠程監(jiān)控，便于操作，模塊化設(shè)計，具有較高可靠性及可維護性。4)智能張拉儀為超高壓動力輸出裝置，它的作用主要是為梁體的張拉裝置(千斤頂)提供可靠、穩(wěn)定的提升動力，具有提升、保壓、回程等功能。精準的實現(xiàn)程序設(shè)定的命令，通過無線通訊接口與計算機進行數(shù)據(jù)交換。采用成熟技術(shù)確保數(shù)據(jù)通訊的可靠交互。5)專用千斤頂長度和外徑比普通千斤頂小，能減小預(yù)留鋼絞線的長度，可廣泛應(yīng)用于先張法和后張法的預(yù)應(yīng)力施工。自身附帶電子位移傳感器，用于千斤頂內(nèi)杠伸長量的測試(見圖2)。其具有精度高、誤差小、量程大、移動平順等特點。自身附帶高精度壓力傳感器，能精準測量千斤頂輸出的力值。正常使用情況下，千斤頂所附傳感器校驗周期為一年。

圖1 橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)

圖2 專用千斤頂

3 預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)要點

預(yù)應(yīng)力智能張拉施工全過程:準備工作→千斤頂安裝→張拉施工。

3．1 準備工作

1)確保準備工作充分:與張拉系統(tǒng)能配套使用的限位板、錨具、電腦(預(yù)裝Windows XP操作系統(tǒng)，自帶無線網(wǎng)絡(luò)適配器;對于使用網(wǎng)絡(luò)版的系統(tǒng)，必須配置攝像頭)、三相電纜、遮陽傘等必須準備齊全。2)核對專用千斤頂?shù)木幪?，由于專用千斤頂都在出廠前統(tǒng)一標定，使用時一定要注意對應(yīng)正確的標定公式，并到當?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局重新標定復(fù)核。3)打開主控電腦，安裝預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)，進入軟件主界面，輸入工程信息及梁板張拉參數(shù)，確定好待張拉的梁板。4)熟悉《LZ5905預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)軟件使用說明》《LZ5905預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)安全注意事項》所述內(nèi)容。

3．2 千斤頂安裝

預(yù)制箱梁C50混凝土強度達到設(shè)計強度的85%，養(yǎng)護時間大于7 d時，即可進行鋼絞線張拉施工。智能張拉之前，由試驗室壓同條件制作、養(yǎng)護的試塊，并對箱梁進行強度回彈試驗，結(jié)果符合設(shè)計及規(guī)范要求后進行張拉。

1)測量兩端鋼絞線長度，使兩端鋼絞線預(yù)留長度相同，并滿足張拉工作長度要求。2)安裝錨具，錨具要準確安裝在錨墊板的限位槽內(nèi)，然后用套管將夾片打緊，使錨具與錨墊板緊密結(jié)合。3)安裝夾片限位板，限位板要與錨具緊密結(jié)合，確保在張拉過程中不發(fā)生位移。4)千斤頂安裝，起吊千斤頂，使千斤頂軸線方向與限位板及錨墊板頂面方向相垂直，與鋼絞線軸線方向平行。5)安裝工具錨及工具夾片:工具錨每一孔位與前端錨具每一孔內(nèi)的鋼絞線相對應(yīng)，并緊貼千斤頂末端，然后安裝工具夾片，用套管將工具夾片打緊。

3．3 張拉施工

1)啟動張拉程序，智能張拉平臺系統(tǒng)發(fā)出張拉信號，張拉信號通過電子傳感技術(shù)傳遞給智能張拉儀，智能張拉儀控制千斤頂按預(yù)先設(shè)置的張拉程序?qū)︿摻g線進行智能張拉。2)液壓油泵通過油管供油到千斤頂張拉油缸內(nèi)，逐漸加載使油壓緩慢上升，加載過程為10%(即計算鋼絞線伸長量的起始點)→20%→40%→60%→80%→100%。3)千斤頂在張拉施工過程中，智能張拉系統(tǒng)平臺對鋼絞線每一張拉階段的伸長量進行跟蹤記錄，每一階段張拉后的活塞伸長值即為鋼絞線的伸長量，智能張拉系統(tǒng)隨時檢查鋼絞線實測伸長量與計算伸長量的偏差。4)張拉施工過程中，張拉儀通過智能張拉系統(tǒng)發(fā)出的一系列張拉信號控制千斤頂勻速加載、平衡持荷。5)張拉期間，智能張拉系統(tǒng)自動校驗鋼絞線伸長量數(shù)據(jù)，若鋼絞線實測伸長量與理論計算伸長量相差大于±6%時，智能張拉系統(tǒng)會自動報警，千斤頂停止工作。這種情況發(fā)生時，應(yīng)立即查明原因，待問題解決后再進行下一階段的張拉工作。

4 預(yù)應(yīng)力智能張拉過程控制

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工無法直觀地檢查其質(zhì)量，只能通過“施工過程控制”(即預(yù)鋼絞線穿束、錨具安裝、波紋管定位、張拉設(shè)備標定、專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)、張拉施工工藝等)來保證預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量。

4．1 預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制

1)波紋管定位:波紋管的位置要按照設(shè)計圖紙給定的坐標采用定位鋼筋固定，若波紋管位置與箱梁鋼筋相交叉，此時要移動鋼筋位置，保證波紋管位置不變。在澆筑箱梁混凝土前，安排專人檢查波紋管的密封性，以防在澆筑箱梁混凝土?xí)r水泥漿液進入波紋管內(nèi)，堵塞管道。2)鋼絞線穿束嚴格執(zhí)行梳編穿束工藝，以防鋼絞線穿束時相互纏繞受力不均，兩端預(yù)留長度應(yīng)滿足張拉工作長度。3)鋼絞線張拉時，按設(shè)計圖紙要求的張拉順序?qū)γ恳皇摻g線進行均勻?qū)ΨQ張拉，使箱梁整體受力均勻，避免在張拉過程中造成箱梁腹板扭轉(zhuǎn)或側(cè)向彎曲。4)鋼絞線張拉達到設(shè)計控制力且穩(wěn)定后方可錨固，確保兩夾片相互錯位小于2 mm，夾片頂面超出錨具頂面距離小于4 mm。5)鋼絞線張拉錨固后，孔道應(yīng)盡早注漿，且應(yīng)在48 h內(nèi)完成，否則應(yīng)采取避免鋼絞線銹蝕的措施。

4．2 預(yù)應(yīng)力張拉安全控制

1)預(yù)應(yīng)力張拉施工現(xiàn)場必須做到安全標志設(shè)置醒目，安全防護設(shè)施配備齊全，禁止與箱梁張拉工作無關(guān)的人員進入張拉現(xiàn)場。2)預(yù)應(yīng)力張拉現(xiàn)場應(yīng)安排受過專業(yè)培訓(xùn)的技術(shù)人員進行全面管理，在張拉過程中應(yīng)密切注意梁板兩端千斤頂伸長量，若有異常情況應(yīng)立即停止一切張拉工作，排除故障后，方可繼續(xù)張拉。3)確保專用千斤頂支架穩(wěn)定，以防支架不穩(wěn)或受力不勻傾倒傷人。4)梁板張拉前，兩端2 m范圍內(nèi)設(shè)置擋板，張拉過程中，千斤頂正前方嚴禁站人，以防鋼絞線斷絲或錨具夾片被拉壞發(fā)生重大安全事故。5)鋼絞線張拉全部完成，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后應(yīng)盡早進行壓漿，未進行壓漿的箱梁，確保其不受外力碰撞。

5 結(jié)語

通過在左黎高速公路ZL3標橋梁施工中，從已完工的200片箱梁張拉數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，采用預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)，鋼絞線最大伸長量誤差在2%以內(nèi)。減少了普通張拉中人為因素的影響，提高了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁張拉質(zhì)量，也減少了橋梁運營過程中的維護成本。

［1］王遠平，魏劍偉．計算機在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)張拉中的應(yīng)用［J］．工程力學(xué)，2001(sup):40-41．

［2］陳湘林．橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)［Z］．2008:10．

［3］朱新實，劉效堯．預(yù)應(yīng)力技術(shù)及材料設(shè)備［M］．第2版．北京:人民交通出版社，2005．