李超

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

在施工時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋中的鋼束必須要保證符合預(yù)應(yīng)力規(guī)范，否則梁體內(nèi)就不會(huì)有預(yù)設(shè)的應(yīng)力支持，如此一來(lái)梁體就會(huì)因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)荷載和混凝土突變雙重作用下出現(xiàn)較為嚴(yán)重的下?lián)?。如果撓度大于一個(gè)臨界值時(shí)，主梁的彎曲程度太大無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致橋梁上的鋪設(shè)層被破壞，導(dǎo)致路面坑洼不平，既影響了人們的出行，又減少了橋梁的使用時(shí)間，同時(shí)也可能會(huì)發(fā)生事故威脅到人們的生命安全。還有一個(gè)可能會(huì)導(dǎo)致橋梁坍塌事故發(fā)生的因素就是預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的密實(shí)程度達(dá)不到要求，該工程失誤會(huì)讓鋼絞線(xiàn)被銹蝕，降低了結(jié)構(gòu)的耐久性，可能會(huì)導(dǎo)致橋梁坍塌。若采用傳統(tǒng)的人工預(yù)應(yīng)力張拉施工方法，則無(wú)法精確控制張拉力精度與同步性，因?yàn)槿斯げ僮骺偸菚?huì)受到很多因素影響。人工操作可能導(dǎo)致的問(wèn)題包括張拉中升壓降壓速率太大、持荷時(shí)間不足，延遲預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力傳遞，錨具壓縮變形、回縮量增大等，這些問(wèn)題都可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力在梁受力體中無(wú)法起到作用。在人為操作下，壓漿壓力得不到精準(zhǔn)控制，無(wú)法保證密實(shí)壓漿，很可能會(huì)讓鋼絞線(xiàn)因銹蝕而喪失其預(yù)應(yīng)力作用。想要有效避免施工時(shí)梁體預(yù)應(yīng)力失效的問(wèn)題，就可以采用智能張拉、壓漿系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1 工程概況

新建張家界至懷化鐵路正線(xiàn)全長(zhǎng)243．265公里，該鐵路設(shè)計(jì)雙線(xiàn)高速鐵路時(shí)速每小時(shí)為350千米，選用Ⅰ型雙塊式無(wú)砟軌道。其中竹林坪大橋長(zhǎng)為（40+56+40）米，位于湖南省懷化市鶴城區(qū)涼亭坳鄉(xiāng)大竹林村，橫跨竹林坪溪水庫(kù)，選用懸灌法施工。梁體為單箱單室變高變截面箱梁，采用變截面底板、腹板、頂板。在整個(gè)梁的端支點(diǎn)和中間支點(diǎn)處設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有孔供檢驗(yàn)員通過(guò)。箱梁頂寬12．6米，底寬6．7米，中支點(diǎn)截面中心線(xiàn)處梁高4．335米，中跨截面中心線(xiàn)處梁高3．035米，邊跨截面中心線(xiàn)處梁高17．75米，梁下緣根據(jù)次拋物線(xiàn)變化。梁端與邊支座中心線(xiàn)的距離為0．75米，與梁節(jié)點(diǎn)分界線(xiàn)距離十公分。邊承式橫橋中心距5．3米，中承式橫橋中心距5．8米，中跨合龍段、邊跨合龍段長(zhǎng)度兩米，邊跨直段長(zhǎng)度11．75米。

竹林坪大橋縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)束選用智能張拉灌漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)備采用lz-5903橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)和lzj02智能灌漿系統(tǒng)。提前將預(yù)應(yīng)力施工數(shù)據(jù)輸入筆記本電腦，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接控制張拉儀，自動(dòng)將張拉數(shù)據(jù)記錄到電腦中。

2 智能張拉控制系統(tǒng)設(shè)備組成

智能張拉控制系統(tǒng)設(shè)備組成包括2臺(tái)智能張拉儀、可以上網(wǎng)的筆記本電腦、4臺(tái)智能斤頂、高壓油管、位移傳感器等。

在實(shí)現(xiàn)張拉時(shí)，先將張拉的相關(guān)參數(shù)輸入到電腦中，該智能張拉系統(tǒng)會(huì)操控4臺(tái)千斤頂來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡對(duì)稱(chēng)張拉。在張拉過(guò)程中不需要任何人為操作，避免了很多不可控因素，而且張拉應(yīng)力和伸長(zhǎng)值的時(shí)間曲線(xiàn)會(huì)在控制界面實(shí)時(shí)顯示，張拉結(jié)束后自動(dòng)記錄存儲(chǔ)并上傳云端實(shí)現(xiàn)信息化管理。

通過(guò)智能系統(tǒng)控制張拉過(guò)程，可以準(zhǔn)確把握加載錨下預(yù)應(yīng)力大小，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力筋張拉的形變值；有效保證預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)張拉同步、準(zhǔn)確分級(jí)、勻速率加載以及規(guī)范持荷時(shí)間等；利用該系統(tǒng)可以生成力—時(shí)間、位移—時(shí)間曲線(xiàn)，方便觀(guān)測(cè)者對(duì)張拉過(guò)程中是否出現(xiàn)異常情況做出準(zhǔn)確判斷；結(jié)束張拉持荷時(shí)，能夠緩慢的卸載，盡可能的減小錨固階段預(yù)應(yīng)力損失。

3 張拉工藝

3.1 錨具及千斤頂?shù)陌惭b

先安裝工具錨板，再安裝千斤頂與錨具，接著在工作錨板每個(gè)錐孔內(nèi)裝上工作夾片，將限制工作錨夾片移動(dòng)的限位板套在工作錨上，安裝千斤頂，最后裝上可重復(fù)使用的工具錨板與工具夾片。

3.2 智能張拉過(guò)程

第一階段：千斤頂供油張拉至初應(yīng)力（設(shè)計(jì)控制應(yīng)力的20%）。在測(cè)量伸長(zhǎng)值時(shí)為了消除鋼束自然松弛造成的誤差，可以先用工具錨環(huán)鎖緊工具錨夾片，在保證管道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋受力均勻的前提下繃緊鋼絞線(xiàn)。達(dá)到預(yù)設(shè)的應(yīng)力停頓點(diǎn)后，千斤頂油缸的伸長(zhǎng)值會(huì)被系統(tǒng)的位移傳感器記錄。

第二階段：系統(tǒng)預(yù)設(shè)的加載速度下，千斤頂繼續(xù)供油張拉到設(shè)計(jì)控制應(yīng)力的五分之二，在未到達(dá)預(yù)設(shè)應(yīng)力停頓點(diǎn)時(shí)，會(huì)一直拉伸鋼絞線(xiàn)，而且張拉過(guò)程中的油泵供油速度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，千斤頂油缸的伸長(zhǎng)值由系統(tǒng)通過(guò)位移傳感器記錄。

第三階段：加載值到達(dá)控制應(yīng)力的設(shè)計(jì)值，持續(xù)拉伸鋼絞線(xiàn)，當(dāng)張拉力到達(dá)設(shè)計(jì)應(yīng)力附近時(shí)，減緩加載速度，準(zhǔn)確到達(dá)設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力。

持荷階段：在張拉應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)應(yīng)力時(shí)，儀器會(huì)停止繼續(xù)加載并保持載荷（5min），滿(mǎn)足張拉力一直處于設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍內(nèi)，直到千斤頂油缸的伸長(zhǎng)值被系統(tǒng)通過(guò)位移傳感器記錄成表格。

錨固階段：在統(tǒng)計(jì)表格做好以后，系統(tǒng)開(kāi)始卸載，絞線(xiàn)也會(huì)隨之進(jìn)行彈性收縮，工作夾片緩慢錨固至工作錨內(nèi)，完成張拉端錨固。

回頂階段：該智能系統(tǒng)調(diào)控張拉端的千斤頂進(jìn)行緩慢卸載，在卸載結(jié)束后記錄工作夾片的外露長(zhǎng)度。一整日后，再次測(cè)量夾片外露長(zhǎng)度，檢查有無(wú)滑絲斷絲情況。

在實(shí)施張拉的過(guò)程中可以根據(jù)筆記本電腦上壓力、位移曲線(xiàn)來(lái)直觀(guān)的看出該過(guò)程是否出現(xiàn)異常，發(fā)現(xiàn)異常立即按下“暫停張拉”按鈕，等待故障排除后再繼續(xù)張拉。整個(gè)張拉過(guò)程進(jìn)行時(shí)，工作臺(tái)前不能無(wú)人，員工也不能退出張拉界面或者運(yùn)行其他程序，而是需要時(shí)時(shí)關(guān)注張拉數(shù)據(jù)。在操作臺(tái)和千斤頂與張拉儀前都需要專(zhuān)門(mén)的工作人員密切觀(guān)察設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，注意安全，異常情況下必須馬上按下“暫停張拉”按鈕，直到排除問(wèn)題后才能繼續(xù)張拉。

4 循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)

制漿儲(chǔ)存系統(tǒng)、注漿泵、自動(dòng)加水裝置、控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和高壓膠管一起組成了循環(huán)智能注漿系統(tǒng)。漿液在由高速攪拌機(jī)、漿液泵、進(jìn)漿管、預(yù)應(yīng)力管和回流管組成的回路中連續(xù)循環(huán)。通過(guò)調(diào)節(jié)泵的排出流量，使管道內(nèi)的空氣全部排出，通過(guò)泥漿循環(huán)將管道內(nèi)殘留的雜質(zhì)帶出，保證預(yù)應(yīng)力管道的稠密泥漿壓力。

4.1 制漿控制

根據(jù)灌漿劑的配比，提前在儀器界面輸入配比參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的一次制漿量系統(tǒng)自動(dòng)加水，加水后加入灌漿劑，系統(tǒng)自動(dòng)混合，并根據(jù)設(shè)定的混合時(shí)間。

測(cè)量由系統(tǒng)自動(dòng)控制，排除人為因素，水膠比過(guò)大或過(guò)小。水灰比測(cè)定儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泥漿的水灰比，確保配合比符合要求。

4.2 壓漿施工

泥漿泵通過(guò)高壓管道將泥漿液壓送入預(yù)應(yīng)力管道然后通過(guò)高壓管道返回儲(chǔ)漿筒，形成循環(huán)回路，排出管道中的空氣。測(cè)控系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)管道進(jìn)出口壓力值不斷調(diào)整灌漿壓力，辦證整個(gè)循環(huán)回路的灌漿壓力值滿(mǎn)足規(guī)范要求。灌漿過(guò)程中，操作人員應(yīng)注意智能灌漿設(shè)備的操作。如有異常情況，應(yīng)立即暫停灌漿，經(jīng)檢查排除后方可繼續(xù)灌漿。灌漿結(jié)束后，通過(guò)“清洗系統(tǒng)”自動(dòng)清洗進(jìn)漿管與回漿管，直至水流出。

4.3 智能壓漿系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

為了避免人為加水導(dǎo)致比例不準(zhǔn)確，采用系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)量加水。利用水灰比測(cè)試儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水灰比，然后將數(shù)據(jù)反饋給系統(tǒng)接口，保證水泥漿質(zhì)量。

灌漿過(guò)程的一鍵控制自動(dòng)完成，既避免了人為操作帶來(lái)的誤差有減少了工人的勞動(dòng)量。

灌漿結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄漿液的水灰比、灌漿壓力、穩(wěn)定時(shí)間等數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可追溯性

5 結(jié)語(yǔ)

為了排除人為因素的影響，預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)全過(guò)程按規(guī)范要求自動(dòng)完成預(yù)應(yīng)力張拉；張拉分級(jí)、壓力、泄壓速度、持力時(shí)間、錨固過(guò)程等全面按照橋梁設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)要求，準(zhǔn)確控制施加的預(yù)應(yīng)力值，并能實(shí)現(xiàn)多頂同步張拉。預(yù)應(yīng)力智能注漿系統(tǒng)采用大循環(huán)回路注漿，注漿過(guò)程由智能系統(tǒng)控制，不受人為因素的影響。該系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄水膠比、灌漿壓力、穩(wěn)定時(shí)間等數(shù)據(jù)，而且實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量這些數(shù)據(jù)，很大程度上保證了梁預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的精度和耐久性。一定程度上幫助預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)得以使用更長(zhǎng)時(shí)間，也提高了橋結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。