摘 要 傳統(tǒng)方法不能真正的保證張拉力同步性，更沒有方法來量化的測量張拉力同步性；傳統(tǒng)伸長量測量方法無法消除因持荷誤差而造成的測定誤差。

關(guān)鍵詞 數(shù)顯式張拉儀 精細(xì)化 施工 張拉力 同步性 即時反饋 調(diào)節(jié)

在我國公路橋梁中，后張法預(yù)制梁被廣泛應(yīng)用，不管是箱型梁、T型梁還是空心板，預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)都是梁板質(zhì)量的關(guān)鍵，直接影響到梁板承載能力和使用壽命。

隨著精細(xì)化施工在高速公路建設(shè)中的推廣，張拉標(biāo)準(zhǔn)化也提上了日程，各方面對張拉質(zhì)量也越來越重視。本文結(jié)合成渝復(fù)線C標(biāo)預(yù)制廠的張拉施工經(jīng)驗(yàn)，主要談一下數(shù)顯式張拉儀器在梁板對稱張拉同步性控制和伸長量計算兩方面的應(yīng)用表現(xiàn)。

一、張拉力同步性的解釋

在2011年8月1日實(shí)施的《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中，對張拉質(zhì)量提出了細(xì)化要求：其中對多臺千斤頂稱張拉時，各張拉千斤頂之間同步張拉力的允許誤差宜為±2%。

張拉力同步性怎么測量？筆者認(rèn)為應(yīng)該在理論上給出一個計算方法。張拉同步性是針對兩臺或兩臺以上千斤頂同時張拉來說的，假設(shè)A和B兩端對稱張拉，那么以A端張拉力為基點(diǎn)，當(dāng)A端的張拉力為Fa時，列出同一時間B端的拉力Fb，那么此時的同步性誤差就為Δ=（Fb-Fa）/Fa。理論上我們可以列出張拉開始到結(jié)束所有時刻的同步性誤差值，只要我們知道所有時刻的Fa和Fb。但實(shí)際中我們無法也不需要求出所有時刻Δ；只需列出n個控制點(diǎn)的Δ值，如10%張拉力、20%張拉力、30%張拉力、40%張拉力、…90%張拉力、100%張拉力時刻的Δ值，再求絕對值的平均數(shù)來代表整個張拉過程的Δ值。即：

Δ=（|Δ1|+|Δ2|+|Δ3|+……+|Δn-1|+|Δn|）/n

之所以求絕對值是因?yàn)楦鳓ぶ悼赡苡姓?fù)之分，直接相加只會得出中和值，不能代表同步性誤差。

二、傳統(tǒng)施工中對稱張拉的同步性控制

傳統(tǒng)施工中同步性控制是一個定時反饋調(diào)節(jié)的循環(huán)過程，滯后性明顯，且精度低。

在實(shí)際施工中，張拉力F是通過油表讀數(shù)P表示的。張拉施工前張拉設(shè)備（千斤頂和油表）要經(jīng)過專業(yè)檢測單位標(biāo)定，確定F和P的函數(shù)關(guān)系，以此指導(dǎo)施工。

判斷同步張拉力的同步性是根據(jù)兩端的油表讀數(shù)來判斷確定的。比如A和B兩斷面同時張拉，操作人員商定每隔5MP報一次數(shù)，當(dāng)A斷面先達(dá)到5MP時操作員喊話并適當(dāng)減小油門，此時B斷面操作員讀出油表讀數(shù)為4.5MP，那么就適當(dāng)加大油門到5MP并喊話，A斷面操作員聽到喊話后加大油門到正常水平繼續(xù)張拉到10MP并喊話，以此類推直至張拉結(jié)束。

在實(shí)際施工中，由于機(jī)械狀態(tài)不盡相同，相同力值下兩斷面的油表讀數(shù)肯定存在偏差，以本預(yù)制廠2011年8月24日標(biāo)定的300T千斤頂為例，各力值油表讀數(shù)如下表：

表中10束鋼絞線10%張拉力情況下，7280#千斤頂對應(yīng)油表讀數(shù)為2.2MP，7281千斤頂對應(yīng)油表讀數(shù)為3.4MP，相差1.2MP；表中20%、50%、100%張拉力對應(yīng)的油表讀數(shù)偏差都在1MP以上。在施工中此種控制方法有以下弊端：

1.操作人員只能實(shí)時讀出油表讀數(shù)，并不能真正讀出張拉力，在兩端油表讀數(shù)差值較大情況下很難及時準(zhǔn)確辨別出張拉力差值大小，甚至正負(fù)，影響調(diào)節(jié)效果。

2.操作人員不能實(shí)時的在過程中了解自己端張拉力值與對面端張拉力值的對比情況，只有在報數(shù)時才能知道兩端油表讀數(shù)差值，并以此來判斷張拉速率快慢，并作出加大或減小油門的反應(yīng)來控制張拉速率，滯后性明顯。

3.最為重要的一點(diǎn)是，由于不能準(zhǔn)確的持荷，所以也就無法準(zhǔn)確測定某個控制點(diǎn)兩端的張拉力；無法量化同步性誤差。

由此可以看出，傳統(tǒng)方法并不能真正的保證張拉力同步，只能憑技術(shù)人員和油泵操作人員的經(jīng)驗(yàn)來盡力保證兩端張拉力同步。更沒有一個量化的方法來測定張拉力同步性。

三、傳統(tǒng)施工中伸長量測量

張拉施工中鋼束伸長量是校核張拉質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。一般采用尺量的方法測定。

預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)際伸長值ΔL的測量應(yīng)該在建立初應(yīng)力后開始測量，測得的伸長值ΔL1還應(yīng)加上初應(yīng)力以下的推算伸長值ΔL2，最初張拉時各根預(yù)應(yīng)力鋼束的松緊、彎直程度不宜，所以初應(yīng)力以下的伸長量值不宜采用直接測量的方法，而是采用相鄰級伸長量值推算的方法。本例采用10%σcon作為初始張拉力，

伸長量計算公式表達(dá)如下：

ΔL=ΔL1+ΔL2

ΔL1=L100%σcon-L10%σcon

ΔL2=L20%σcon-L10%σcon

公式中各字母符號的含義如下：

ΔL-伸長量

ΔL1-初應(yīng)力以上的伸長量

ΔL2-初應(yīng)力以下的推算伸長量

L100%σcon100%-張拉應(yīng)力時的實(shí)測千斤頂伸長量

L20%σcon20%-張拉應(yīng)力時的實(shí)測千斤頂伸長量

L10%σcon10%-張拉應(yīng)力時的實(shí)測千斤頂伸長量

由以上公式可以看出，在實(shí)際施工中，為了準(zhǔn)確測量鋼束的伸長量，必須準(zhǔn)確測量10%張拉應(yīng)力、20%張拉應(yīng)力和100%張拉應(yīng)力時的伸長量。前提要求就是必須在張拉至10%張拉應(yīng)力、20%張拉應(yīng)力和100%張拉應(yīng)力精確持荷，這在實(shí)際施工中基本是不可能實(shí)現(xiàn)的。

造成伸長量的測量誤差基本上有以下兩方面：

1.持荷的誤差。在實(shí)際施工中操作人員讀油表讀數(shù)本身就是一個估讀的操作，因此按照張拉力值精確持荷是基本不可能實(shí)現(xiàn)的。特別是初應(yīng)力時因?yàn)橛捅碜x數(shù)較小而張拉速率較快，操作工人往往還沒來得及松油閥減小油門指針就已經(jīng)超過指定的油表讀數(shù)，給精確測量帶來了困擾。

2.尺量的誤差。用尺子量千斤頂伸長量，由于個人讀數(shù)習(xí)慣，讀數(shù)角度，或者施工環(huán)境的影響總會出現(xiàn)大大小小的誤差，在實(shí)際施工中也經(jīng)常會出現(xiàn)過誤讀、誤聽等失誤。

對以上兩種誤差的原因只能教育工人認(rèn)真細(xì)心，精益求精。

四、預(yù)應(yīng)力張拉數(shù)顯儀的應(yīng)用

本預(yù)制廠有幸于3月份參與了重慶交通大學(xué)王繼成教授的示范性項(xiàng)目，王教授是橋梁預(yù)應(yīng)力施工方面的權(quán)威，他組織編寫了《橋梁預(yù)應(yīng)力及索力張拉施工質(zhì)量檢測驗(yàn)收規(guī)程》CQJTG/TF81-2009和《重慶市市政基礎(chǔ)設(shè)施工程預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》DBJ50-134-2012，兩者均對預(yù)應(yīng)力施工控制提出了量化指標(biāo)，而前者核心指標(biāo)（大小和均勻度指標(biāo)）被《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/TF50-2011采納，作為定量控制與檢驗(yàn)的依據(jù)。

此項(xiàng)目在我預(yù)制廠示范的預(yù)應(yīng)力張拉數(shù)顯儀使張拉作業(yè)的精細(xì)化施工變成了現(xiàn)實(shí)，特別是在張拉力同步性和伸長量計算方面，真正體現(xiàn)了方便、精確的施工原則。

1.工作原理。

張拉數(shù)顯儀工作原理圖：

張拉數(shù)顯儀主要有兩個測量反饋系統(tǒng)構(gòu)成：張拉力測量系統(tǒng)和伸長值測量系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)監(jiān)測的張拉數(shù)據(jù)能實(shí)時傳遞到顯示屏上，且多臺終端機(jī)的張拉數(shù)據(jù)能交互同步顯示。

張拉力測量系統(tǒng)的核心是一個同張拉油泵進(jìn)油表互通的壓力傳感器，實(shí)時檢測壓力數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)線傳回主機(jī)；主機(jī)處理后屏幕顯示的是拉力值KN，而不是壓力值MP。伸長量測量系統(tǒng)的核心是一個位移傳感器，張拉前固定于工作錨具側(cè)面，張拉時可實(shí)時測量千斤頂伸出值，并通過數(shù)據(jù)線返回數(shù)據(jù)回主機(jī)，并在屏幕同步顯示。兩端張拉的兩套設(shè)備通過無線通訊天線實(shí)時交互數(shù)據(jù)。

2.張拉數(shù)顯儀的使用。

準(zhǔn)備階段將標(biāo)定好的千斤頂、油表和壓力傳感器安裝好，注意標(biāo)定時的對應(yīng)關(guān)系不能打亂。將張拉數(shù)顯儀主機(jī)與壓力傳感器和位移傳感器通過數(shù)據(jù)線連接，并確定連接良好。確定兩端無線通訊天線通訊良好。將千斤頂、錨具、夾片等安裝好后，將位移傳感器磁力開關(guān)打開，吸附于工作錨具側(cè)面，位移針與千斤頂伸出方向平行并將一端抵住千斤頂外圈。一切檢查完好后即可開始張拉作業(yè)。

使用時兩端同時開始張拉，張拉開始后操作人員不用看壓力表（油表），只用看顯示屏顯示的張拉力數(shù)據(jù)，配合控油閥控制油門大小即可；張拉過程中也不用穩(wěn)壓持荷人工測量千斤頂伸長量。當(dāng)看到兩端拉力值均達(dá)到控制應(yīng)力時調(diào)節(jié)控油閥門穩(wěn)壓并記住顯示屏?xí)r間開始持荷，待持荷5分鐘后即可緩慢泄壓，完全泄壓后即可按主機(jī)按鈕完成一次張拉程序。此時主機(jī)會自動匯總張拉數(shù)據(jù)，計算伸長量并在屏幕顯示供操作人員參考。確認(rèn)無誤后即可開始下一束的鋼束張拉。

每一束鋼束張拉后數(shù)據(jù)會自動存儲與主機(jī)內(nèi)，需要時可以通過數(shù)據(jù)線導(dǎo)入計算機(jī)，用專用軟件打開后可以查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。張拉過程的張拉力、位移、時間關(guān)系和通過多種圖表數(shù)據(jù)顯示，張拉質(zhì)量情況一目了然。

拉力時間關(guān)系圖

圖中紅藍(lán)兩條線代表兩端張拉的實(shí)時張拉力曲線，由圖可以看出兩線基本吻合，即可得知此次張拉同步性較好。主機(jī)計算得出同步性誤差為0.62%，滿足規(guī)范±2%的要求。

位移時間關(guān)系圖

圖中紅藍(lán)兩條線代表兩端張拉的實(shí)時伸長量曲線，由圖可以看出，兩線基本是直線，故位移與張拉力成正比關(guān)系，張拉沒有意外情況發(fā)生。

3.張拉同步性控制原理。

使用此儀器后同步性控制過程是一個即時反饋調(diào)節(jié)的過程，無滯后性，控制精度高。

油泵操作人員操作時看到的是經(jīng)計算轉(zhuǎn)換過的張拉力值，并且可以看到另一端的實(shí)時張拉力值，因此可以輕松的判斷出兩端張拉力差值大小，并通過控油閥門即時調(diào)節(jié)給油速度，很容易就可以實(shí)現(xiàn)張拉力的同步。

張拉過程主機(jī)自動記錄實(shí)時數(shù)據(jù)，所以張拉后可以準(zhǔn)確調(diào)取任意控制點(diǎn)的張拉力值進(jìn)行計算匯總，得出張拉同步性指標(biāo)。

張拉后技術(shù)人員可以通過拉力時間關(guān)系圖查看同步性及張拉中各種情況，還可以生成報表，方便各方查看。

使用此設(shè)備可以完美解決張拉力同步性控制的難題，并能對張拉同步性準(zhǔn)確計算出一個量化的結(jié)果。

4.伸長量計算。

熟練使用次設(shè)備后可以完全不用人工測量千斤頂伸長量，張拉結(jié)束后主機(jī)根據(jù)張拉過程中的位移數(shù)據(jù)自動計算伸長量。計算方法如下：

ΔL=ΔL1+ΔL2

ΔL1=LMAX-L10%σcon

ΔL2=L20%σcon-L10%σcon

公式中各字母符號的含義如下：

ΔL-伸長量

ΔL1-初應(yīng)力以上的伸長量

ΔL2-初應(yīng)力以下的推算伸長量

LMAX-張拉時記錄的最大伸長量，因?yàn)樽畲髲埨εc設(shè)計張拉力之間可能存在誤差。

L20%σcon提取20%設(shè)計張拉應(yīng)力時的實(shí)測千斤頂伸長量

L10%σcon提取10%設(shè)計張拉應(yīng)力時的實(shí)測千斤頂伸長量

由上公式可以看出，計算只需提取張拉過程中10%σcon、20%σcon時的對應(yīng)伸長量值和最大伸長值，即可算出伸長量；避免了因10%σcon、20%σcon時穩(wěn)壓持荷誤差和人工測量造成的人為誤差，且提高了施工效率。

綜上所述，筆者認(rèn)為數(shù)顯式張拉儀器能較好地解決張拉同步性控制問題，并對減小伸長量計算誤差有顯著效果；真正實(shí)現(xiàn)了張拉作業(yè)的精細(xì)化、科技化。

參考文獻(xiàn)

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

[2]JGTF80/1-2004.公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn).