昆山交通發(fā)展控股有限公司 昆山 215300

1 工程概況

昆山市中環(huán)快速化改造工程線路全長44.4 km。全線（不含S-Ⅱ標）共有現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁逾 700 聯(lián)，箱梁一般跨徑布置為3×30 m，橋面寬度25.5 m，加減速段橋面寬度43.5 m，除局部匝道轉(zhuǎn)彎段，均為預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁。

為提高昆山中環(huán)項目混凝土連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，推廣和應(yīng)用先進施工工藝，在工程主要工區(qū)采用智能預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)。

工程存在如下難點：跨度大，連續(xù)跨最多達4 跨，腹板束超長，兩端同時張拉時，信號接收的穩(wěn)定性難以保證；施工工期緊，如何不影響整體施工進度，且使預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)取得較好的效果；如何確保伸長值不超過±6%，保證張拉施工質(zhì)量。

2 預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)原理

橋梁智能預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)主要由主控電腦、智能化油泵和千斤頂3 部分組成。張拉時，由主控電腦發(fā)出無線指令，同步控制每臺設(shè)備的的每一個機械動作，自動完成整個張拉過程[1,2]。系統(tǒng)以張拉力為控制指標，伸長值誤差為校對指標，通過現(xiàn)代傳感、數(shù)字控制技術(shù)，實時采集、分析每臺內(nèi)置傳感器的千斤頂張拉力和位移值數(shù)據(jù)（圖1）。

圖1 智能張拉工藝原理示意

3 智能張拉技術(shù)的應(yīng)用

3.1 智能張拉施工工藝

準備限位板、錨具等材料→ 清點檢查設(shè)備→核對千斤頂編號→確定張拉梁編號→進行技術(shù)交底→布置張拉控制站→電線連接→油管連接→千斤頂、數(shù)據(jù)線安裝→錨具安裝→張拉施工→張拉作業(yè)完成

3.2 張拉施工關(guān)鍵控制點

智能張拉技術(shù)能最大限度地減少人為因素對預(yù)應(yīng)力張拉過程的影響，但在使用過程中亦不能盲從，應(yīng)根據(jù)工程實際情況科學(xué)分析智能張拉的結(jié)果。為充分發(fā)揮此項技術(shù)的優(yōu)越性，在箱梁張拉施工過程中有幾個關(guān)鍵控制點需要特別重視[3-6]：

3.2.1 箱梁預(yù)應(yīng)力束理論伸長值復(fù)核

預(yù)應(yīng)力張拉采用張拉力控制為主、伸長值校核的方法。實測伸長值與計算值的偏差應(yīng)在±6%范圍之內(nèi)。可見理論伸長值是基準，張拉施工前，應(yīng)根據(jù)送檢該批次鋼絞線的實際彈性模量、預(yù)應(yīng)力筋各分段長度及轉(zhuǎn)角復(fù)核理論伸長值。

3.2.2 智能張拉技術(shù)參數(shù)

正式張拉施工前，應(yīng)提供智能張拉儀的標定報告，有效期為6 個月。在工程項目信息欄內(nèi)準確填入智能千斤頂編號、校準日期、回歸方程f（x）=ax+b、張拉儀的IP地址等。在張拉構(gòu)件信息欄內(nèi)填入張拉斷面編號、張拉工藝（單束單端/兩端張拉、兩束橫橋向?qū)ΨQ單端/兩端張拉）、鋼索編號、實測鋼絞線彈性模量、張拉控制力、理論伸長量、加載速度、初應(yīng)力選擇和張拉行程等。

張拉技術(shù)參數(shù)應(yīng)由項目工程師和現(xiàn)場監(jiān)理共同復(fù)核確認后，方可進行智能張拉。

3.2.3 張拉過程控制

智能張拉主控電腦應(yīng)由項目工程師使用和管理，其他人員不得隨意操作此電腦。在張拉時，項目工程師應(yīng)注意觀察鋼束應(yīng)力應(yīng)變曲線的變化，一般連續(xù)且呈線形增長為正常，同時應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力束伸長實時校核的誤差，當(dāng)誤差超過6%時，程序自動暫停張拉，項目工程師應(yīng)具體分析原因，再決定是否繼續(xù)張拉。張拉加載速度應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力束的長度、張拉槽口混凝土的澆筑質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力筋在槽口處是否轉(zhuǎn)角過大等因素確定。程序根據(jù)橋涵施工規(guī)范要求內(nèi)置持荷時間為5 min，在持荷階段當(dāng)千斤頂?shù)膲毫ψx數(shù)值小于設(shè)定值時，程序控制油泵自動補壓，從而保證最終預(yù)應(yīng)力值達到設(shè)計要求。

3.2.4 智能數(shù)據(jù)輸出

張拉過程中自動記錄張拉數(shù)據(jù)，張拉結(jié)束后自動生成橋梁預(yù)應(yīng)力張拉記錄表，并可通過張拉記錄的歷史查詢來查看箱梁某一束預(yù)應(yīng)力筋的鋼絞線根數(shù)、張拉控制力、理論伸長量、實測伸長量、延伸量誤差、斷絲和張拉起始、結(jié)束日期等情況。

4 存在問題及解決方案

本工程通過在一工區(qū)（17 聯(lián)）、二工區(qū)（13 聯(lián)）和四工區(qū)（16 聯(lián)）共計46 聯(lián)現(xiàn)澆箱梁采用預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)，明顯提高了預(yù)應(yīng)力精度值，且能實時采集數(shù)據(jù)、自動計算伸長量并校核，加載速率、持荷時間、同步對稱等方面均符合橋涵施工規(guī)范的要求。同時，全過程電腦操控、無線傳輸、操作簡便快速、張拉數(shù)據(jù)自動記錄，并可真實再現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉全過程。另外，操作人員可遠離非安全區(qū)域控制張拉設(shè)備，有效保障了人身安全（圖2）。

根據(jù)反饋的首件試驗和后續(xù)智能張拉設(shè)備的使用情況，仍有以下幾點需進一步改進完善：

1）智能張拉儀的無線信號穩(wěn)定性不佳，設(shè)備調(diào)試時間過長。解決方為：通過采用信號放大器來增益無線信號，這樣能保證張拉系統(tǒng)的穩(wěn)定。同時，加強對技術(shù)人員的智能張拉設(shè)備操作的培訓(xùn)，以保證后續(xù)張拉過程順利、準確。

圖2 智能張拉現(xiàn)場

2）在張拉施工中，存在千斤頂回油截止閥過于敏感，造成噴油污染橋面。解決方案為：施工中臨時去掉此截止閥是治標不治本的方法，后續(xù)應(yīng)找到既能達到保護千斤頂缸體又不會造成噴油的方法。

3）多次倒缸實時伸長值誤差與最終報告不一致。經(jīng)過分析研究，確定是由于張拉控制系統(tǒng)中伸長值計算公式有誤造成的，可以通過升級智能張拉控制軟件使問題得到解決。

4）位移傳感器固定螺絲易松動。解決方案為：提醒工人在安裝智能千斤頂時注意保護露在外邊的位移傳感器和數(shù)據(jù)線。

5 結(jié)語

智能張拉施工時，技術(shù)人員通過觀察鋼束應(yīng)力應(yīng)變曲線的變化能及時發(fā)現(xiàn)斷絲、滑絲、錨下混凝土爆裂等重大質(zhì)量問題；張拉數(shù)據(jù)自動記錄且無法修改能有效促進預(yù)應(yīng)力筋鋪放施工的標準化。工程實踐證明，采用智能張拉技術(shù)大大提高了橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，使橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)水平上了一個新臺階。