智能數(shù)控張拉施工工藝--.doc

智能數(shù)控張拉施工工藝卞桂榮 李寶枝 常溧高速公路1、 序言 本文論述了預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)原理及工藝流程，闡述智能張拉系統(tǒng)在施工中與傳統(tǒng)張拉相比具有其技術(shù)經(jīng)濟(jì)先進(jìn)性。常州至溧陽高速公路CL-5標(biāo)段路線起點(diǎn)樁號(hào)為K41+700,位于溧陽市上黃鎮(zhèn)境內(nèi)，外圩村北側(cè)；終點(diǎn)樁號(hào)為K46+300，位于溧陽市溧城鎮(zhèn)境內(nèi)，石塘村和后莊村東側(cè)，路線主線長(zhǎng)4.60公里，雙向四車道，寬度28m。本合同段中中河大橋預(yù)制箱梁的主要工程量為：25m箱梁共計(jì)128榀、29m箱梁24榀，最重為29m邊跨梁（箱梁最重約為90t）；石界灘特大橋預(yù)制箱梁的主要工程量為：25m箱梁共計(jì)372榀，均采用就地預(yù)制、預(yù)應(yīng)力后張法工藝施工。箱梁預(yù)制場(chǎng)生產(chǎn)場(chǎng)區(qū)布置于K43+418路線左側(cè)，占地面積約14畝，共布置箱梁地胎膜18個(gè)。2、工藝闡述的主題內(nèi)容及適用范圍該工藝主要闡述預(yù)制箱梁智能張拉，同樣適用于空心板梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)等結(jié)構(gòu)的張拉，也可用于邊坡錨索、先張法等施工。3、工藝所執(zhí)行的主要規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線GB/T5224-2003預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器GB/T 14370-2007公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTGF80/1-2004）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F502011）常州至溧陽高速公路CL-5標(biāo)工程橋梁施工圖4、預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)工作原理及工藝流程圖4.1 智能張拉系統(tǒng)及工作原理本工程采用的智能張拉系統(tǒng)由主機(jī)、油泵、千斤頂三大部分組成。該系統(tǒng)以應(yīng)力為控制指標(biāo)，伸長(zhǎng)量誤差作為校對(duì)指標(biāo)。系統(tǒng)通過傳感技術(shù)采集每臺(tái)千斤頂?shù)墓ぷ鲏毫弯摻g線的伸長(zhǎng)量（含回縮量）等數(shù)據(jù)，并適時(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)備接受系統(tǒng)指令，適時(shí)調(diào)整變頻電機(jī)工作參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高精度適時(shí)油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)張拉力及加載速度的精確控制。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)設(shè)備的每一個(gè)機(jī)械動(dòng)作，自動(dòng)完成整個(gè)張拉過程。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。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)。 千斤頂 智能芯片 數(shù)據(jù)信號(hào)控制信號(hào) 壓力采集裝置計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)無線傳輸 位移采集裝置 電機(jī) 油泵 圖1張拉系統(tǒng)工作原理圖4.2智能張拉工藝流程 圖2工藝流程5、施工方法說明和主要設(shè)備等資源的配置5.1施工方法說明和傳統(tǒng)張拉相比，預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力張拉全過程自動(dòng)化，具有張拉力到位，同步精確，自動(dòng)控制張拉應(yīng)力、延伸量、加載速率、停頓點(diǎn)、持荷時(shí)間等要素的特點(diǎn)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了適時(shí)監(jiān)控、規(guī)范管理、確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠等管理功能，能有效杜絕人為因素干擾，確保預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量。本工程預(yù)制箱梁張拉采用120T千斤頂進(jìn)行數(shù)控張拉，兩個(gè)千斤頂對(duì)稱張拉，以石界灘特大橋42跨右-4箱梁N1（高）束張拉控制應(yīng)力0%、20%、100%進(jìn)行闡述。表1 計(jì)算理論伸長(zhǎng)量176mm張拉控制說明:現(xiàn)場(chǎng)鋼絞線根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用低松弛s15.20鋼絞線，張拉控制應(yīng)力為：010%應(yīng)力20%應(yīng)力con(持荷5min錨固) 。伸長(zhǎng)值：LL1+L2；式中：L1為初應(yīng)力到最大張拉應(yīng)力間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)量；L2為相鄰級(jí)應(yīng)力張拉伸長(zhǎng)量差值。張拉前首先由技術(shù)員將張拉鋼束按照張拉順序進(jìn)行編號(hào)輸入計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)同張拉設(shè)備進(jìn)行鏈接，準(zhǔn)備工作做好后，啟動(dòng)電源鍵，按順序一鍵完成鋼絞線的張拉。張拉過程界面見下圖：圖3 準(zhǔn)備張拉，壓力、位移均為0圖4 應(yīng)力10%時(shí)張拉應(yīng)力兩端分別為3.78MPa、3.83MPa；位移量為12.1mm、16.8mm圖5 應(yīng)力20%時(shí)張拉應(yīng)力兩端分別為7.58MPa、7.5MPa；位移量為22.0mm、26.3mm圖6 應(yīng)力100%張拉應(yīng)力兩端分別為37.39MPa、37.56MPa；位移量為97.8mm、97.4mm表2 張拉伸長(zhǎng)量自動(dòng)生成結(jié)果分析：上表為電腦終端顯示最終伸長(zhǎng)量為174.4mm，誤差為-0.9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的6%。5.2主要資源配置機(jī)械名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量（臺(tái)）智能千斤頂1200KN2液壓泵Y10012-42筆記本電腦聯(lián)想1手拉葫蘆5T2切斷機(jī)qgw-126、施工操作要點(diǎn)及工藝要求和技術(shù)措施6.1施工中要嚴(yán)格執(zhí)行梳編穿束工藝，以防索力不均度，鋼絞線穿束時(shí)相互纏繞。6.2限位板應(yīng)將寫有對(duì)應(yīng)使用規(guī)格數(shù)字的面對(duì)準(zhǔn)工作錨板安裝，安裝后保證工作錨板在錨墊板止口內(nèi)；6.3保證限位板、千斤頂、工具錨板同軸。6.4張拉控制力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固，夾片相互間錯(cuò)位不宜大于2mm，露出錨具外高度不應(yīng)大于4mm。6.5工具錨板錐孔、工具夾片應(yīng)經(jīng)常涂潤(rùn)滑劑。7、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、卡控點(diǎn)防范措施和專項(xiàng)檢查要素7.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1、預(yù)應(yīng)力鋼材的張拉施工時(shí)的實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值差值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，或按規(guī)范要求控制在-6%+6%以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調(diào)整后，才可繼續(xù)進(jìn)行張拉。2、每束鋼絞線最多只允許出現(xiàn)一絲斷絲，每個(gè)斷面斷絲總和不得超過該斷面鋼絲總數(shù)的1%3、兩端對(duì)稱均勻張拉7.2卡控點(diǎn)防范措施7.2.1千斤頂?shù)脑O(shè)備安裝、調(diào)試 安裝限位板，限位板有止口與錨板定位，工作錨環(huán)必須在限位槽內(nèi) 安裝專用千斤頂，千斤頂止口應(yīng)對(duì)準(zhǔn)限位板 安裝工具錨，應(yīng)與前端張拉錨具對(duì)正，使孔位排列一致，不得使鋼絞線在千斤頂?shù)拇┬目装l(fā)生交叉，以免張拉時(shí)出現(xiàn)失錨事故，工具錨夾片均涂退錨靈。 開動(dòng)油泵，將千斤頂活塞來回打出幾次，以排出可能殘存于千斤頂缸體中的空氣7.2.2 張拉 智能張拉設(shè)備在啟動(dòng)前應(yīng)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)設(shè)計(jì)要求按設(shè)計(jì)張拉力的10%、20%、100%進(jìn)行張拉，中間各需穩(wěn)壓一次。 張拉完成后穩(wěn)壓，穩(wěn)壓完成后油泵自行回頂，進(jìn)行下一束的張拉 張拉數(shù)據(jù)用專用存儲(chǔ)器導(dǎo)出。7.3專項(xiàng)檢查要素序號(hào)分項(xiàng)工程工序名稱執(zhí)行人標(biāo)準(zhǔn)與要求檢查時(shí)段檢查情況檢查人1技術(shù)交底工作施工方案交底施工員編制，總工審核，施工員交底全員覆蓋開工前2安全培訓(xùn)交底施工員編制，生產(chǎn)副經(jīng)理審核，安全員主持、施工員交底全員覆蓋開工前3設(shè)備驗(yàn)收張拉設(shè)備及儀表施工員長(zhǎng)期不使用張拉次數(shù)超過200次標(biāo)定時(shí)間超過半年開工前4電腦及軟件施工員方案要求張拉前5砼工程張拉時(shí)的混凝土強(qiáng)度施工員、試驗(yàn)員設(shè)計(jì)交底張拉前6錨墊板后方砼密實(shí)度施工員無蜂窩，密實(shí)張拉前7材料預(yù)應(yīng)力筋損傷施工員表面無損傷張拉前8人員操作工是否持證上崗，人證相符 安全員持證上崗張拉前9安全張拉作業(yè)區(qū)域是否設(shè)置警示標(biāo)志，無關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi) 安全員方案要求張拉全過程10檢查用電是否符合要求（電箱、電源線、電器開關(guān)、漏電保護(hù)裝置）安全員方案要求張拉前11張拉操作平臺(tái)是否符合方案要求施工員方案要求張拉前12張拉時(shí)千斤頂后方不得站人，且后方設(shè)置安全擋板施工員、安全員方案要求張拉全過程13智能張拉張拉過程控制施工員出現(xiàn)壓力表讀數(shù)異?；驌p壞、預(yù)應(yīng)力筋斷絲、滑絲、混凝土破例等情況，應(yīng)立即停止張拉，查明原因采取措施后再進(jìn)行張拉張拉時(shí)表3智能張拉專項(xiàng)檢查要素8、施工工藝所涉及的試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容及檢測(cè)索引的檢查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1、精確施加應(yīng)力 專為“后張拉法”全自動(dòng)預(yù)應(yīng)力智能精確張拉工藝而設(shè)計(jì)，設(shè)備全自動(dòng)化，有利于預(yù)應(yīng)力張拉的精確施工，避免人為因素對(duì)數(shù)據(jù)的影響。將誤差范圍縮小至1%。2、實(shí)時(shí)校核伸長(zhǎng)量，實(shí)現(xiàn)“雙控” 系統(tǒng)傳感器實(shí)時(shí)采集鋼絞線數(shù)據(jù)，反饋到計(jì)算機(jī)，自動(dòng)計(jì)算伸長(zhǎng)量，及時(shí)校核伸長(zhǎng)量誤差是否在6%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力與伸長(zhǎng)量雙控。（公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范7.6.2款規(guī)定：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)量進(jìn)行校核，其偏差應(yīng)控制在6%。）3、對(duì)稱同步張拉采用力與位移的雙控同步技術(shù)，一臺(tái)計(jì)算機(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)“多頂同步張拉”工藝。4、規(guī)范張拉過程，減少預(yù)應(yīng)力損失張拉數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理，預(yù)存張拉工藝參數(shù)于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，根據(jù)梁號(hào)孔號(hào)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張拉，張拉結(jié)果數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可查閱、下載和即時(shí)打印。5、 卸載速度緩慢，避免沖擊損傷夾片，減少內(nèi)縮量。 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范7.6.2款規(guī)定：錨固階段張拉端預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮量，應(yīng)不大于設(shè)計(jì)規(guī)定或表7.6.2所列容許值。9、 安全風(fēng)險(xiǎn)分析、防范措施和專項(xiàng)檢查要素9.1安全風(fēng)險(xiǎn)分析 該工序的安全風(fēng)險(xiǎn)主要有張拉作業(yè)時(shí)錨夾具彈出傷人、高壓油泵與千斤頂連接不牢固液壓油擠出傷人、觸電危險(xiǎn)。9.2防范措施 張拉時(shí)作業(yè)區(qū)應(yīng)設(shè)警告標(biāo)志，無關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi)；預(yù)應(yīng)力施工人員應(yīng)在千斤頂兩側(cè)操作，不得在端部來回穿越；油泵操作人員要戴防護(hù)眼鏡；張拉操作地點(diǎn)上、下垂直方向嚴(yán)禁其他工種同時(shí)施工；電線接頭等應(yīng)定期檢查，確保不透水、不漏電，雨天張拉時(shí)，還應(yīng)架設(shè)防雨棚。10、實(shí)施過程中所遇問題及處理方案 在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作過程中，由于是首次在預(yù)制箱梁中大力推廣運(yùn)用智能張拉設(shè)備，所以我部在張拉過程中為校核智能張拉數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，采取了對(duì)部分預(yù)制箱梁進(jìn)行人工鋼尺量值、人工讀取油壓表讀數(shù)的措施與同步進(jìn)行智能張拉控制的讀數(shù)予以及時(shí)比較，發(fā)現(xiàn)通過同一榀梁智能張拉的人工讀數(shù)與智能張拉顯示數(shù)據(jù)存在一定的誤差，雖然最終的結(jié)果和精度均符合要求，但是這個(gè)方面仍然需要我們和廠家技術(shù)部門進(jìn)行進(jìn)一步的溝通和論證。 數(shù)控張拉在常溧高速公路項(xiàng)目應(yīng)用中存在以下幾個(gè)方面的問題及相關(guān)處理方案：10.1設(shè)備連接存在問題：數(shù)控張拉千斤頂、數(shù)控計(jì)算機(jī)、油泵局域網(wǎng)無線連接不穩(wěn)定，在一定程度上造成誤工。處理方案：所以要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維保。10.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存在問題：計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)不穩(wěn)定。處理方案：數(shù)控張拉軟件對(duì)計(jì)算機(jī)要求較高，計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)必須保證穩(wěn)定，否則易造成張拉中斷，要對(duì)計(jì)算機(jī)定期查殺病毒和軟件維護(hù)。10.3環(huán)境影響存在問題：數(shù)控張拉設(shè)備對(duì)工作環(huán)境要求較高，高溫及寒冬容易造成系統(tǒng)誤差。處理方案：需避開高溫、雨天施工。10.4數(shù)據(jù)輸出存在問題：張拉數(shù)據(jù)可以設(shè)置更改，一定程度上降低了智能張拉系統(tǒng)精度的可靠性處理方案：進(jìn)一步優(yōu)化智能張拉系統(tǒng)，加強(qiáng)設(shè)備的軟件能力。11、工藝措施與傳統(tǒng)手工張拉經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較序號(hào)比較內(nèi)容傳統(tǒng)手工張拉預(yù)應(yīng)力智能張拉系統(tǒng)1張拉力精度伸長(zhǎng)率的允許誤差612自動(dòng)補(bǔ)張拉無此功能張拉力下降1%時(shí)，錨固前自動(dòng)補(bǔ)張拉3伸長(zhǎng)量測(cè)量與校核用鋼尺人工測(cè)量張拉伸長(zhǎng)值，受環(huán)境、人為影響，測(cè)量出來的伸長(zhǎng)值波動(dòng)較大自動(dòng)測(cè)量，及時(shí)準(zhǔn)確，及時(shí)校核，與張拉力同步控制，實(shí)現(xiàn)”雙控”4對(duì)稱同步根據(jù)壓力表讀數(shù)控制張拉力，依靠對(duì)講機(jī)、喊話確定張拉同步程度，無法保證張拉同步性和精確度同步精度高，計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)多頂同步對(duì)稱