沈新慧

（楚雄公路管理總段,云南 楚雄 675000）

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的大力發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的應(yīng)用更為普及，公路上建造了大量的預(yù)應(yīng)力混凝土橋，然而，大量現(xiàn)役預(yù)應(yīng)力橋梁的調(diào)查和檢測(cè)結(jié)果表明，梁體內(nèi)不能建立與設(shè)計(jì)相符的、準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力，這將會(huì)導(dǎo)致梁體開裂、下?lián)稀⑵茐?，并將影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。究其原因，質(zhì)量隱患主要來源于預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)施工不規(guī)范和缺乏有效的質(zhì)量控制技術(shù)手段。為保證預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，交通運(yùn)輸部出臺(tái)了新的《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，其中對(duì)多臺(tái)千斤頂在張拉過程中的同步性、持荷時(shí)間、錨下的有效預(yù)應(yīng)力及其均勻度等的質(zhì)量控制提出更加嚴(yán)格的要求。實(shí)踐說明，傳統(tǒng)人工張拉技術(shù)已經(jīng)難以滿足新規(guī)范實(shí)施手冊(cè)，智能張拉系統(tǒng)則能夠較好地適應(yīng)。本文結(jié)合工程應(yīng)用效果和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)智能張拉系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用性研究，具有一定的參考價(jià)值。

1智能張拉系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)

1.1 智能張拉系統(tǒng)的工作原理

智能張拉系統(tǒng)是由主機(jī)、油泵、千斤頂三大部分組成，圖1所示為其結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 智能張拉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 智能張拉系統(tǒng)工作原理圖

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預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)以應(yīng)力為控制指標(biāo)，伸長(zhǎng)量偏差作為校核指標(biāo)。系統(tǒng)通過傳感技術(shù)采集每臺(tái)張拉設(shè)備（千斤頂）的工作壓力和鋼絞線的伸長(zhǎng)量（含回縮量）等數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行分析判斷，同時(shí)張拉設(shè)備（油泵站）接收系統(tǒng)指令，實(shí)時(shí)調(diào)整變頻電機(jī)工作參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)調(diào)控油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)張拉力及加載速度的實(shí)時(shí)精確控制。系統(tǒng)還根據(jù)預(yù)設(shè)的程序，由主機(jī)發(fā)出指令，同步控制每臺(tái)張拉設(shè)備的每一個(gè)機(jī)械動(dòng)作，自動(dòng)完成整個(gè)張拉工程。如圖2所示，為智能張拉系統(tǒng)的工作原理圖。

千斤頂上的壓力傳感器在張拉過程中負(fù)責(zé)采集千斤頂油缸的壓力值，通過下位機(jī)傳給控制主機(jī)，主機(jī)根據(jù)標(biāo)定參數(shù)換算成拉力值，然后根據(jù)壓力油表的線性方程，計(jì)算出油表讀數(shù)，并把拉力值和油表讀數(shù)存儲(chǔ)記錄在預(yù)應(yīng)力張拉記錄表里。

千斤頂上的位移傳感器在張拉過程中負(fù)責(zé)采集鋼絞線伸長(zhǎng)量（含回縮量）值，通過下位機(jī)傳給控制主機(jī)，計(jì)算出實(shí)際伸長(zhǎng)量和伸長(zhǎng)量偏差，并存儲(chǔ)記錄在預(yù)應(yīng)力張拉記錄表里。

1.2 智能張拉系統(tǒng)的特點(diǎn)

使用智能張拉系統(tǒng)，可以精確施加應(yīng)力，及時(shí)校核伸長(zhǎng)量，實(shí)現(xiàn)“雙控”，多臺(tái)千斤頂對(duì)稱同步，持荷時(shí)間滿足要求，自動(dòng)生成張拉記錄表杜絕數(shù)據(jù)造假，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制張拉。

圖3 智能張拉操作現(xiàn)場(chǎng)

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2 智能張力系統(tǒng)工程應(yīng)用

2.1 工程概況

K0+145魯塔村1號(hào)大橋位于國(guó)道主干線昆明繞城公路西北段9合同明朗支線段，采用智能張拉系統(tǒng)進(jìn)行施工，圖3為智能張拉的操作現(xiàn)場(chǎng)。

該橋左右幅均為7孔30米T形連續(xù)梁橋，斷面為5梁式結(jié)構(gòu)，左右幅各2聯(lián)（3孔一聯(lián)+4孔一聯(lián)）。全橋共有70片T梁，其中邊跨中梁24片，邊跨邊梁16片，中跨中梁18片，中跨邊梁12片，每片梁肋設(shè)3束正彎矩預(yù)應(yīng)力鋼絞線，設(shè)計(jì)理論控制張拉力見表1。在張拉過程中，對(duì)全橋所有T梁的420個(gè)鋼絞線張拉端的錨下控制力數(shù)據(jù)和210個(gè)伸長(zhǎng)量偏差值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

2.2 同步張拉

一臺(tái)計(jì)算機(jī)能控制多臺(tái)千斤頂同時(shí)、同步對(duì)稱張拉。在張拉過程中，終端會(huì)根據(jù)設(shè)置，實(shí)時(shí)檢測(cè)張拉兩端的伸長(zhǎng)量差值和張拉控制力差值是否符合要求。如果不符合要求，系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)話框要求檢查。

由表2可以看出，在不同鋼絞線根數(shù)組成的210組T梁的A、B端差值里，張拉控制力的差值與相應(yīng)的設(shè)計(jì)張拉控制力的比值，最大為0.94%，最小為-1.74%。這說明無論是幾根鋼絞線組成的鋼束，智能張拉系統(tǒng)完全能滿足新規(guī)范規(guī)定：在采用兩臺(tái)及以上千斤頂實(shí)施對(duì)稱和梁端張拉時(shí)，各千斤頂之間同步張拉力的允許誤差宜為±2%。

2.3 張拉過程智能化

張拉過程實(shí)現(xiàn)了張拉程序智能控制，不受人為、環(huán)境因素影響。圖4為張拉持荷時(shí)的終端界面。

由圖4可以看出，停頓點(diǎn)、加載速率、持荷時(shí)間等張拉過程要素，完全符合新規(guī)范要求[1]：“張拉至控制應(yīng)力時(shí)，應(yīng)按本章第7.7節(jié)和第7.8節(jié)的規(guī)定，保證千斤頂具有足夠的持荷時(shí)間（低松弛預(yù)應(yīng)力筋持荷時(shí)間5min后方可錨固）。”

表5

圖4 張拉持荷時(shí)的終端界面

2.4 精確施加應(yīng)力

為了精確施加應(yīng)力，對(duì)不同鋼絞線根數(shù)組成的420個(gè)T梁錨的控制張拉力進(jìn)行分析，詳見表3。

由表3中的偏差數(shù)據(jù)可以看出，在不同鋼絞線根數(shù)組成的420個(gè)T梁錨下控制張拉力里，張拉控制力的最大偏差為1.48%，最小偏差為-0.53。這說明，不論是幾根鋼絞線組成的鋼束，智能張拉系統(tǒng)完全能滿足新規(guī)范規(guī)定：“張拉控制應(yīng)力的精度宜為±1.5%?！蓖瑫r(shí)，不論是幾根鋼絞線組成的鋼束，智能張拉系統(tǒng)施加的錨下張拉控制力比較穩(wěn)定，波動(dòng)性小，梁體受力均勻。

2.5 及時(shí)校核伸長(zhǎng)量，實(shí)現(xiàn)"雙控"

系統(tǒng)傳感器實(shí)時(shí)采集鋼絞線伸長(zhǎng)量數(shù)據(jù)，反饋到計(jì)算機(jī)終端，自動(dòng)計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)量，然后與事先存儲(chǔ)的理論伸長(zhǎng)量比較，及時(shí)校核伸長(zhǎng)量偏差是否在±6%范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力與伸長(zhǎng)量同步“雙控”。表4為預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量偏差統(tǒng)計(jì)分析表。

由表4中的伸長(zhǎng)量偏差數(shù)據(jù)可以看出，在不同鋼絞線根數(shù)組成的210個(gè)伸長(zhǎng)量偏差值里，最大偏差為5.5%，最小偏差為-0.2%。這表明，不論是幾根鋼絞線組成的鋼束，智能張拉系統(tǒng)的實(shí)際量伸長(zhǎng)量都比較準(zhǔn)確，智能張拉系統(tǒng)完全能達(dá)到新規(guī)范要求：預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉時(shí)，應(yīng)以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的差值應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定；設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，其偏差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。

2.6 質(zhì)量管理功能

使用智能張拉系統(tǒng)，業(yè)主、監(jiān)理、施工和檢測(cè)單位可以在同一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)時(shí)進(jìn)行交互，可以突破地域限制，及時(shí)掌握預(yù)制梁場(chǎng)上T梁的預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量情況，實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)跟蹤、智能控制、及時(shí)糾錯(cuò)”。

計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄張拉數(shù)據(jù)，杜絕了人為造假質(zhì)量數(shù)據(jù)的可能，可進(jìn)行真實(shí)的數(shù)據(jù)質(zhì)量追溯。自動(dòng)生成張拉記錄表，省去了張拉力、伸長(zhǎng)量等數(shù)據(jù)的計(jì)算、填寫過程，提高了工作效率。

2.7 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

可以實(shí)現(xiàn)300m以內(nèi)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，在很大程度上降低了施工操作人員的工作難度和施工安全隱患，并且能夠做到多道工序同時(shí)進(jìn)行，大大提高了施工、管理效率。

3 智能張拉系統(tǒng)工藝的優(yōu)越性

通過前文分析足以說明，智能張拉系統(tǒng)工藝能夠滿足施工質(zhì)量要求，此處將其與傳統(tǒng)手工張拉工藝進(jìn)行對(duì)比，以分析其在工藝上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，詳見表5。

結(jié)語

智能張拉系統(tǒng)在預(yù)應(yīng)力橋梁施工中，保證了預(yù)應(yīng)力規(guī)范張拉，為保障橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全提供了有效的技術(shù)手段，切合工程實(shí)際需要和規(guī)范要求。應(yīng)用智能張拉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)張拉過程控制自動(dòng)化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化，讓預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)與使用要求，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，有利于保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和降低橋梁全壽命周期成本，有利于節(jié)約橋梁建設(shè)、養(yǎng)護(hù)資金投入，有利于節(jié)約社會(huì)資源和保護(hù)環(huán)境，直接服務(wù)于資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)交通事業(yè)科學(xué)發(fā)展，可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

[1]JTG/TF50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S]．

[2]田克平.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)[Z].北京：人民交通出版社，2011.

[3]梁曉東,吳濤,劉德坤.預(yù)應(yīng)力智能張拉與傳統(tǒng)張拉的比對(duì)試驗(yàn)研究 [J].公路,2012，（4）：144-146.

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