劉新宏

（石家莊市三環(huán)路管理處，河北 石家莊 050010）

1 預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)工作原理

預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)數(shù)控自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)梁體預(yù)應(yīng)力張拉進(jìn)行精確控制，是目前我國最先進(jìn)的預(yù)應(yīng)力張拉工藝，系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主機(jī)、預(yù)應(yīng)力智能張拉儀（油泵）和專用千斤頂三個(gè)部分組成。系統(tǒng)主機(jī)收集專用千斤頂?shù)膲毫拔灰茢?shù)值后進(jìn)行分析處理，通過無線調(diào)控油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)張拉力和加載速度的精確控制，并自動(dòng)生成張拉記錄。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)主要功能與特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)與傳統(tǒng)的張拉方式相比具有無可比擬的優(yōu)勢，能有效提高橋梁預(yù)應(yīng)力張拉的施工質(zhì)量，使橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)建立更有效的預(yù)應(yīng)力體系，降低橋梁壽命周期成本，它具有以下幾個(gè)主要功能與特點(diǎn)。

2.1 實(shí)現(xiàn)了橋梁張拉工序的智能控制，減少了人工操作和施工環(huán)境的影響，分級(jí)張拉停頓點(diǎn)、加載速率、持荷時(shí)間、張拉同步等張拉控制要素更加符合橋梁設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求，有效地避免了預(yù)應(yīng)力損失，使梁體質(zhì)量更加安全可靠。

2.2 精確控制施加預(yù)應(yīng)力，將誤差由傳統(tǒng)張拉的±15%縮減為±1%。2011版《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“2011版橋規(guī)”）中規(guī)定“張拉力控制應(yīng)力的精度宜為±1.5%”，舊規(guī)范中對(duì)此未做出明確規(guī)定，而人工張拉操作精度僅為±15%左右。

2.3 及時(shí)采集、校核鋼絞線伸長值數(shù)據(jù)并計(jì)算偏差是否在±6%內(nèi)，并有提示預(yù)警系統(tǒng)，更有效地實(shí)現(xiàn)了伸長值對(duì)控制應(yīng)力的校核作用，即預(yù)應(yīng)力張拉的“雙控”。

2.4 系統(tǒng)主機(jī)控制兩臺(tái)或多臺(tái)千斤頂同時(shí)、同步對(duì)稱張拉，實(shí)現(xiàn)多頂對(duì)稱同步張拉。舊規(guī)范中對(duì)預(yù)應(yīng)力的張拉同步精度沒有做出量化要求，2011版橋規(guī)規(guī)定“各千斤頂之間同步張拉力的允許誤差為±2%”。傳統(tǒng)張拉方式的多頂同步性靠人工通訊交流信息，手動(dòng)操作油泵控制，不可能達(dá)到此要求。

2.5 2011版橋規(guī)要求達(dá)到控制應(yīng)力后，持荷5min，舊規(guī)范要求為2min。傳統(tǒng)人工操作由于加油不穩(wěn)的原因容易造成持荷操作不符合規(guī)范要求的結(jié)果，智能張拉系統(tǒng)張拉力均衡穩(wěn)定，可有效達(dá)到持荷時(shí)間要求。

2.6 自動(dòng)生成張拉過程文字報(bào)表，對(duì)張拉工序?qū)崿F(xiàn)真實(shí)溯源。并有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，方便工程管理。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

正定機(jī)場高鐵站至航站樓道路工程是河北省政府批準(zhǔn)的連接京石客運(yùn)專線與機(jī)場的主干道，是構(gòu)建空地運(yùn)輸銜接網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。其中跨機(jī)場路（S303）采用菱形互通立交形式，與機(jī)場路交角為120°，全橋共計(jì)8孔，上部結(jié)構(gòu)采用8×25m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，全橋2聯(lián)。

預(yù)制箱梁縱向底板腹板對(duì)稱布置N1（5根鋼絞線）、N2（5根鋼絞線）、N3（4根鋼絞線）共6束φs15.24鋼絞線。箱梁縱向頂板連續(xù)段布置負(fù)彎矩T1（5根鋼絞線）共2束,T2（5根鋼絞線）共1束,T3（4根鋼絞線）共2束φs15.24鋼絞線，正負(fù)彎矩鋼束張拉均采用雙控，錨下控制應(yīng)力為0.75fpk，即張拉控制應(yīng)力為δYK=0.75RYb=0.75×1860=1395MPa。 正負(fù)彎矩均采用預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)進(jìn)行張拉，兩臺(tái)250T雙端張拉。箱梁正彎矩采用OVM15-4、15-5型系列錨具及配件，負(fù)彎矩采用BM15-4、15-5扁錨及配件，管道采用塑料波紋管

3.2 智能張拉主要技術(shù)要求

智能張拉對(duì)梁體強(qiáng)度、張拉順序及張拉步驟等的技術(shù)要求和傳統(tǒng)張拉沒有差別，具體包括以下幾個(gè)方面：

3.2.1 砼強(qiáng)度要求

梁體實(shí)際砼強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可張拉。

3.2.2 張拉順序

預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用分批對(duì)稱同步張拉，為避免產(chǎn)生過大的偏心受壓，預(yù)制箱梁采用2臺(tái)千斤頂在兩端同步對(duì)稱張拉。張拉先后順序?yàn)閺埨淞嚎v向底板腹板鋼絞線，按照張拉順序?yàn)镹1左、N1右、N2左、N2右、N3左、N3右；在安裝預(yù)制箱梁并澆注連續(xù)段和濕接縫后方可張拉頂板負(fù)彎矩鋼絞線T1、T2、T3。

3.2.3 張拉控制步驟

張拉控制步驟為：0→10%δcon→20%δcon→100%δcon（持荷5min）→錨固。

3.3 智能張拉施工過程

3.3.1 張拉前

張拉前，清除場地中影響張拉施工的障礙物和場地中的油污及酸、堿等物，防止污染鋼絞線和錨具。清除錨墊板上的混凝土殘?jiān)退酀{，搭設(shè)好安全操作支架，在張拉端前3m左右設(shè)置擋板，以防萬一。

3.3.2 標(biāo)定智能操作系統(tǒng)

對(duì)智能操作系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，與傳統(tǒng)標(biāo)定不同，智能張拉的專用千斤頂上附著測力傳感器，需要將油表讀數(shù)（MPa）與測力傳感器讀數(shù)（kN）間建立回歸方程，然后輸入操作系統(tǒng)對(duì)張拉進(jìn)行控制。測力傳感器按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定每年送檢一次。

3.3.3 施工人員工作注意事項(xiàng)

施工人員進(jìn)行編束、穿束、安裝工作錨及夾片、限位板、千斤頂、工具錨及夾片等工作，要注意各部件的同軸對(duì)正，孔位排列一致，不得出現(xiàn)鋼絞線錯(cuò)孔、交叉纏繞的情況。

3.3.4 確保線路連接牢固

連接智能張拉系統(tǒng)的工作線路，確保線路尤其是油管連接牢固，在張拉前將千斤頂活塞來回打出幾次，排出油缸內(nèi)可能殘留的氣體，保證供油穩(wěn)定。

3.3.5 專人負(fù)責(zé)智能張拉操作系統(tǒng)

智能張拉操作系統(tǒng)由專人負(fù)責(zé)，張拉前填入工程項(xiàng)目信息和構(gòu)件信息，在此過程中，要對(duì)張拉控制應(yīng)力、理論伸長量、加載速度、初應(yīng)力選擇及張拉順序等參數(shù)進(jìn)行反復(fù)審核確定后，方可啟動(dòng)張拉程序。

3.3.6 張拉時(shí)注意事項(xiàng)

張拉開始后，系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出信號(hào)，傳遞給智能張拉儀，其控制千斤頂進(jìn)行對(duì)稱均衡張拉。系統(tǒng)主機(jī)對(duì)每一級(jí)荷載的應(yīng)力和伸長值進(jìn)行自動(dòng)記錄，并隨時(shí)檢查實(shí)際伸長值和理論伸長值的偏差，當(dāng)偏差大于±6%時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警停止張拉。若出現(xiàn)這種情況，待查明原因排除問題后才可進(jìn)行下一步張拉。

3.3.7 張拉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理

智能張拉系統(tǒng)自動(dòng)生成張拉數(shù)據(jù)表格，張拉數(shù)據(jù)詳盡真實(shí)，并分別有建設(shè)、施工、監(jiān)理和檢測單位的管理界面，并有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可有效對(duì)工程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和管理控制。張拉完畢后要及時(shí)打印出相關(guān)資料進(jìn)行存檔。

3.3.8 張拉系統(tǒng)的配套設(shè)備

智能張拉系統(tǒng)的專用千斤頂是關(guān)鍵部件，一定要保證專用千斤頂支架的穩(wěn)固，保證千斤頂?shù)奈恢谜睂?duì)稱。系統(tǒng)主機(jī)和智能張拉儀分別要配置遮陽避雨傘，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作。

4 工程效果評(píng)價(jià)

跨機(jī)場路分離立交共56片預(yù)制箱梁，經(jīng)統(tǒng)計(jì)56片梁共有336個(gè)張拉束，336個(gè)伸長值偏差在2.6%～3.5%之間，基本為正偏差。這說明預(yù)應(yīng)力度得到了有效保證。張拉過程均衡穩(wěn)定，未出現(xiàn)斷絲、滑絲現(xiàn)象，張拉控制應(yīng)力良好，極好地達(dá)到“雙控”和同步張拉的規(guī)范要求。表1列出了兩束鋼絞線的張拉記錄，以供參考。

表1 跨機(jī)場路分離立交預(yù)張拉力張拉記錄表

5 結(jié)語

智能張拉系統(tǒng)成功地將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)控制應(yīng)用于橋梁的預(yù)應(yīng)力張拉施工，不但適用于橋梁空心板、箱梁、T梁等預(yù)制梁結(jié)構(gòu)，而且適用于大跨徑現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)，它自動(dòng)讀取張拉參數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)控，操作簡單，避免了傳統(tǒng)張拉的弊端，有效提高了張拉施工的精度，保證了橋梁預(yù)應(yīng)力體系的建立，進(jìn)一步保證了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命，值得在橋梁建設(shè)中大力推廣應(yīng)用。

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