橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉施工控制

1、T梁預(yù)應(yīng)力智能張拉精細(xì)化施工工藝及施工控制 引 言大量在役的預(yù)應(yīng)力橋梁調(diào)查和檢測結(jié)果表明，相當(dāng)部分的預(yù)應(yīng)力橋梁質(zhì)量隱患來源于預(yù)應(yīng)力張拉施工不規(guī)范和缺乏有效的質(zhì)量控制手段。如何改進(jìn)和細(xì)化施工技術(shù)使預(yù)應(yīng)力張拉能有效地完成，如何對整個(gè)橋梁預(yù)應(yīng)力工程加以控制，已經(jīng)成為亟待解決的重要問題。然而，傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力張拉控制方法由于受到監(jiān)測手段的限制，其同步精度根本無法保證。張拉中停頓時(shí)間不充分，使得預(yù)應(yīng)力筋回縮、錨具變形等原因引起的預(yù)應(yīng)力損失十分大，嚴(yán)重影響有效預(yù)應(yīng)力的建立。如何嚴(yán)格控制有效預(yù)應(yīng)力的大小及其不均勻度，確保橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，是解決當(dāng)前因施工不當(dāng)而造成橋梁預(yù)應(yīng)力病害問題的最有

2、效、最直接的方法，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。40米T橋梁預(yù)應(yīng)力施工，實(shí)行橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉精細(xì)化施工技術(shù)，對預(yù)應(yīng)力張拉實(shí)時(shí)全程跟蹤、智能控制、及時(shí)糾錯(cuò)?；旧舷巳斯埨袦y量精度較低，容易引發(fā)人員傷害安全事故存在的問題，減少環(huán)境與人為等因素的影響，切實(shí)有效的控制錨下預(yù)應(yīng)力的大小，改進(jìn)施工工藝和規(guī)范張拉過程，提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，保證了橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性，降低了橋梁全壽命周期成本。 1 、工程概況 橋梁中心樁號為：K17+850，起終點(diǎn)樁號：K16+770K19+930，全長2160米，橋面寬度2×12.0米，雙向四車道。邊跨為39.52m；預(yù)制梁高2.5m。主橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)

3、T梁，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)，按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。主梁采用C50混凝土，采用高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk1860MPa，直徑為15.20mm，面積為139.0mm2，彈性模量Ep1.95×105MPa。預(yù)制T梁正彎矩鋼束采用15-8型、15-9型系列錨具及其配件，預(yù)應(yīng)力管道采用圓形金屬波紋管；預(yù)制梁在墩頂處的負(fù)彎矩鋼束采用BM15-4型扁錨及其配件，管道采用扁形金屬波紋管。 2 、智能張拉系統(tǒng)及工作原理橋梁預(yù)應(yīng)力張拉智能控制系統(tǒng)主要組成部分有：智能張拉系統(tǒng)平臺、 LZ-5901智能張拉儀和專用千斤頂組成。詳見圖1、2、3。 圖1智能張拉系統(tǒng)平臺智能張拉系統(tǒng)操作簡單，界面人

4、性化，適應(yīng)各種施工場地環(huán)境。借助智能張拉系統(tǒng)，可以自動(dòng)讀取梁板參數(shù)，智能計(jì)算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進(jìn)退油，實(shí)時(shí)無線采集油壓與位移信息，自動(dòng)生成預(yù)應(yīng)力張拉記錄表等功能。全程無需人工干預(yù)，且具有錯(cuò)誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉申核等張拉過程控制，核心是在預(yù)應(yīng)力張拉控制和施工技術(shù)總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)來控制張拉施工過程，完全改變了傳統(tǒng)的通過人工來操縱油泵進(jìn)行張拉操作，真正地實(shí)現(xiàn)了張拉的同步性控制。 圖2 LZ-5901智能張拉系統(tǒng) 圖3專用千斤頂 施工單位根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的不同賬號、角色和使用權(quán)限，通過智能張拉系統(tǒng)平臺，輸入申請張拉的梁板編號，即可提取張拉要素，在填寫相關(guān)信息之后，提交張拉申請，

5、系統(tǒng)將通過計(jì)算系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算張拉力和伸長值控制值，一切張拉準(zhǔn)備就緒，經(jīng)由監(jiān)理單位審核批準(zhǔn)后，施工單位啟動(dòng)“張拉施工控制”智能張拉系統(tǒng)平臺界面。由LZ-5901智能張拉系統(tǒng)輸出液壓油量控制信息，通過專用千斤頂液壓終端來達(dá)到智能控制張拉的目的。張拉完成后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，通過智能張拉平臺系統(tǒng)，施工單位、監(jiān)理、業(yè)主可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的用戶權(quán)限登錄平臺系統(tǒng)，對整個(gè)張拉進(jìn)度、延伸率、起拱度等過程進(jìn)行全面控制了解。如有不符合質(zhì)量要求，系統(tǒng)將及時(shí)預(yù)警，并提供預(yù)應(yīng)力張拉控制“平均張拉力”和“理論伸長量”分析指標(biāo)，分析原因，及時(shí)積累數(shù)據(jù)，還可原張拉過程，積累工程經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，該智能張拉系統(tǒng)與傳統(tǒng)張拉方式相比，能夠使業(yè)主、

6、監(jiān)理、施工單位、檢測單位在同一個(gè)平臺上進(jìn)行交互，而交互的媒介是通過互聯(lián)網(wǎng)，因而突破了地域的限制，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理的嚴(yán)密性。張拉過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)反映到業(yè)主面前，便于業(yè)主進(jìn)行施工質(zhì)量控制。 3、 智能張拉施工工藝整個(gè)智能張拉過程包括設(shè)備安裝、智能張拉。3.1張拉設(shè)備安裝在張拉作業(yè)之前，相關(guān)技術(shù)人員和監(jiān)理人員對構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求方可進(jìn)行張拉。經(jīng)平臺系統(tǒng)監(jiān)理單位審核批準(zhǔn)后，張拉控制系統(tǒng)才能啟動(dòng)。根據(jù)此設(shè)備的使用說明及要求，現(xiàn)場施工作業(yè)人員開始收編穿索、穿索、安裝千斤頂（工作錨及夾片）等施工程序，具體安裝程序如下： 3.1.1安裝限位板，限位板有止口與錨板定位； 3.

7、1.2安裝專用千斤頂，千斤頂止口應(yīng)對準(zhǔn)限位板，如圖4； 圖4專用千斤頂安裝示意圖 3.1.3安裝工具錨，應(yīng)與前端張拉端錨具對正，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，工具錨夾片均勻涂退錨靈。 3.1.4連千斤頂油管，接油表，接油泵電源； 3.1.5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。3.2智能張拉 3.2.1啟動(dòng)張拉智能平臺系統(tǒng)后，現(xiàn)場操作人員、監(jiān)理員現(xiàn)場攝像，由現(xiàn)場操作人員啟動(dòng)張拉程序如圖5。圖5 啟動(dòng)張拉程序 圖6 張拉控制智能張拉平臺系統(tǒng)發(fā)出信號，傳遞給LZ-5901智能張拉儀張拉系統(tǒng)，通過張拉系統(tǒng)控制專用千斤頂

8、按預(yù)先系統(tǒng)編制的張拉順序進(jìn)行對稱均衡張拉； 3.2.2油泵供油給千斤頂張拉油缸，按五級加載過程依次上升油壓，分級方式為10%(初應(yīng)力即計(jì)算伸長值的起點(diǎn)),20%、40%、60%、80%、100%； 3.2.3張拉過程中智能張拉平臺系統(tǒng)對每一級進(jìn)行測量和記錄，測量每一級張拉后的活塞伸長值的讀數(shù)，并隨時(shí)檢查伸長值與計(jì)算值的偏差； 3.2.4張拉時(shí)，通過智能張拉系統(tǒng)平臺和LZ-5901智能張拉系統(tǒng)控制好專用千斤頂加載速度，確保給油平穩(wěn)，持荷穩(wěn)定，如圖6； 3.2.5 張拉過程中，系統(tǒng)將自動(dòng)校核測量數(shù)據(jù)，當(dāng)實(shí)際伸長值與理論伸長值相差大于正負(fù)6%時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，停止張拉。待查明原因，排除問題后，方可進(jìn)

9、行下一步的工作。4、智能張拉精細(xì)化施工控制由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝較復(fù)雜、技術(shù)難度大，預(yù)應(yīng)力施工無法直觀地檢查其質(zhì)量，在質(zhì)量認(rèn)證中屬于很難檢查其結(jié)果的特殊控制過程。只有通過控制其過程包括控制預(yù)應(yīng)力材料、設(shè)備、施工人員、施工工藝等來控制施工質(zhì)量。關(guān)于這方面的預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制方法在許多技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)程、施工手則中有很詳細(xì)的要求，這里就不贅述了，現(xiàn)就結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際張拉情況簡要總結(jié)幾點(diǎn)質(zhì)量安全控制要點(diǎn)。4.1張拉順序控制：4.1.1張拉順序遵循均勻?qū)ΨQ，偏心荷載小的原則，以確保結(jié)構(gòu)及構(gòu)件受力均勻，張拉過程中不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎，防止混凝土產(chǎn)生超應(yīng)力、過大的附加應(yīng)力與變形。此外，安排張拉順序還應(yīng)考慮到

10、盡量減少張拉設(shè)備來回移動(dòng)次數(shù)。4.1.2對于T梁橫向兩束并排，其中一束只張拉50%設(shè)計(jì)應(yīng)力。另一束張拉至100%設(shè)計(jì)應(yīng)力，再回過頭來將先張拉的力補(bǔ)張拉至100%設(shè)計(jì)力，盡量做到橫向?qū)ΨQ，避免橫向產(chǎn)生偏心造成平彎開裂現(xiàn)象。4.1.3對于同一束扁錨如采用分索張拉應(yīng)從中心孔開始張拉，再對稱進(jìn)行。4.2張拉質(zhì)量控制：4.2.1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。限位板應(yīng)將寫有對應(yīng)使用規(guī)格數(shù)字的面對準(zhǔn)工作錨板安裝，安裝后保證工作錨板在錨墊板止口內(nèi)；保證限位板、千斤頂、工具錨板同軸。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。工

11、具錨板錐孔、工具夾片應(yīng)經(jīng)常涂潤滑劑。4.3張拉安全控制：4.3.1張拉現(xiàn)場應(yīng)有明顯標(biāo)志，與工作無關(guān)的人員嚴(yán)禁入內(nèi)。 4.3.2作業(yè)應(yīng)由專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場指揮。4.3.3專用千斤頂支架必須與梁端墊板接觸良好，位置正直對稱，嚴(yán)禁多加墊塊，以防支架不穩(wěn)或受力不勻傾到傷人。4.3.4已張拉完，而未壓漿的梁，嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)。以防止預(yù)應(yīng)力筋斷裂或錨具崩開而釀成重大事故。 5 、 結(jié)語通過在40米T梁施工中，推廣運(yùn)用T梁預(yù)應(yīng)力智能張拉精細(xì)化施工工藝及施工控制方案，從已完工的98片梁板張拉數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，張拉施工效果明顯，最高延伸量誤差在2%以內(nèi)，實(shí)際伸長量與理論伸長量相差不到1毫米?；径沤^了人工對張拉施工的影響，保證了橋梁預(yù)應(yīng)力的質(zhì)量。相比之下，傳統(tǒng)張拉依靠施工人員手動(dòng)操作方向閥，實(shí)現(xiàn)方向的切換的施工方法，人工量測伸長值，無法有效對預(yù)應(yīng)力鋼絞線的承受張拉力以及張拉長度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能張拉系統(tǒng)自動(dòng)讀取梁板參數(shù)，智能計(jì)算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進(jìn)退油，實(shí)時(shí)無線采集油壓與位移信息，自動(dòng)生成預(yù)應(yīng)力張拉記錄表等。全程無需人工干預(yù)，且對錯(cuò)誤糾正、數(shù)據(jù)同步、張拉申核等張拉過程實(shí)行控制。操作簡單，界面人性化，適應(yīng)各種施工場地環(huán)境，