谈智能张拉系统对提高桥梁耐久性的作用

李宏利

(山西省交通建设工程监理总公司，山西太原 030012)

0 引言

桥梁是为了跨越山谷、道路、水体或其他障碍物而建造的一种结构，来提供跨越这些障碍的通路。上部结构主要承受汽车或其他车辆运输荷载的是预制箱梁或T形梁体，怎样提高梁体的承载能力和保证预应力系统的耐久性是影响到整个桥梁结构安全的重要因素。

人们为了改善桥梁梁体在工作状态下的工作性能、提高其强度，在使用前给梁体预先施加的永久性内应力，称为预应力。桥梁工程中预应力筋的加工和张拉，在现行《公路工程质量检验评定标准》的建设项目工程划分中，列为桥梁工程分项工程的主要工程。由此可见预应力施工质量的好坏直接关系到桥梁工程的结构安全和桥梁在运营后的使用寿命。

从20世纪90年代开始，桥梁预制梁施工更多采用了后张法施工，即先进行梁体混凝土浇筑，然后再给梁体施工加一定的预应力并在预应力管道中灌注水泥浆，使其成为一个结构整体。一般预应力张拉程序是安装好千斤顶→从0应力开始→初应力→设计应力并持荷5 min→卸荷。

在目前工程施工中，传统的预应力张拉施工多采用传统方法，施工时先按照计量监督部门出具的千斤顶标定证书的数据计算出张拉需要控制的初始应力、设计应力所对应的压力表读数，按照计算的数据进行张拉过程应力控制。由于压力表的读数精度问题，使张拉过程中各阶段应力控制的精度难以达到，同时，由于施工人员能力及责任心等因素，更进一步影响到张拉过程的质量控制。在对伸长量的量测时，也存在人为量测不准确、不及时等问题，为预应力施工质量留下隐患。

通过对多座预应力桥梁的检测和调查发现，桥梁结构安全性问题主要原因之一是桥梁梁体预应力张拉施工不规范，有效预应力不足，缺少有效的质量控制手段，导致桥梁的使用寿命严重缩短，不少桥梁因为预应力施工不合格，被迫提前进行加固。如何改进传统的张拉工艺，能够精确的对梁体施加预应力，减少施工过程中的人为因素，确保桥梁预应力施工的质量，就成了当前桥梁施工急需解决的问题。

本文以山西省岢临高速公路部分标段的桥梁施工为例，对智能张拉施工工艺的优点进行阐述。在本项目桥梁施工中，业主为了工程需要，引进了智能张拉工艺对桥梁工程预制箱梁、T梁进行预应力张拉施工。该技术采用了计算机智能控制技术，实现了张拉过程一键控制，自动操作，对张拉过程的各个环节的应力进行精准控制，严格按照施工技术规范的要求进行施工，并实现了自动采集数据、及时纠错、应力损失及时补充，切实有效的提高梁体的施工质量，为桥梁的结构安全性和耐久性提供了保障。同时，由于张拉过程中的全自动控制，大大减少了施工管理和监控的工作强度。预应力张拉程控系统见图1。

图1 预应力张拉程控系统

预应力智能张拉的优点主要体现在以下几个方面。

1 操作方便、简单

操作前，先在计算机内输入需要张拉的箱梁的基本数据，如梁体梁号、梁型、孔道等，并校核张拉力目标值及伸长量值。操作时，只需按下按键，张拉过程全自动完成，无需配备专业技术人员，即使是工地上文化素质不高的普工也能够轻松操作。

2 自动故障检测

针对张拉过程中可能会出现的问题，对使用过程中的传感器故障、错误操作引起的超行程或超张拉力等，都会通过故障提示功能进行显示，并且故障不解决、不开机，以保证使用过程中的安全和准确。

3 自动平衡缓释泄压技术，防止滑束、避免冲击夹片

最新的预应力智能张拉系统可使千斤顶张拉完成后缓慢卸压，从而保证预应力从工具锚更稳定的过渡到工作锚具上，尤其在卸压过程中通过缓释泄压技术避免了对工作夹片的冲击，防止出现滑束，该方法已于2012年在山西岢临高速公路沿线多个梁场获得认可。

4 同步计算，及时补充，保证张拉应力数据准确

智能张拉系统通过压力传感器采集千斤顶内油压，并将信息同步传送至计算机，计算机再根据千斤顶的标定参数，换算成拉力值，同时将信息同步传送至张拉设备(油泵)，从而实现张拉力及加载速度的精准控制，并能自动补充应力(即当张拉力下降1%时，系统自动补拉至规定值)。通过计算机控制系统，将施工时张拉应力的误差范围从传统工艺的10%～15%缩小到±1%。

5 及时校核伸长量，实现“双控”

智能张拉系统通过位移传感器采集钢绞线的伸长量和回缩量信息，同步传送至计算机，由计算机自动计算伸长量，并及时判定伸长量是否在规范规定±6%范围内，如超出该规范，计算会发出警示，提醒施工人员出现异常，及时查找原因，从而实现了张拉应力与伸长量的同步“双控”。

6 两端对称同步张拉，减少对梁体的损害

由于梁体单端张拉会造成梁体内应力分布不均衡，应力损失较大，不同步张拉会对梁体造成扭曲等危害，智能张拉系统通过一台计算机控制两台或多台千斤顶，同时，对称对梁体施加张拉应力，实现梁体“两端对称同步张拉”，避免了由于张拉过程操作不规范对梁体造成的危害。

7 自动控制操作，规范张拉过程

智能张拉系统通过计算机控制，实现张拉过程中自动控制，减少了传统工艺中人为操作的误差及施工人员责任心不强等因素的影响，对张拉过程中的应力控制停顿点、加载速度、持荷时间等参数进行自动控制，规范了张拉过程，保证了有效预应力符合设计要求。

8 随时监控，减轻监管工作强度

智能张拉系统通过网络传输技术，为业主单位、监理单位、施工单位创建了一个共同的平台，可随时随地进行监控，打破了地域的限制，使三方都能够及时掌控预制梁预应力施工质量情况，实现了“跟踪监控、及时纠错”。同时，由于智能张拉系统实现了自动采集数据，杜绝了人为造假，数据不可靠的可能性，为进行科学研究和质量分析提供了真实的数据。

为适应新时期公路桥梁工程建设发展要求，JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范简称《新桥规》，在2011年8月1日起开始实施，《新桥规》中采用了大量的新技术、新方法、新工艺、新材料、新理念。对公路桥梁建设将起到更好的行业技术指导作用，有助于提高公路桥梁建设的技术水平和施工工艺水平。

9 结语

桥梁智能张拉系统是随着技术的进步和为提高桥梁结构安全和使用耐久性，应运而生的一种新型的施工控制技术，其在施工质量的关键工序控制中所起到的作用已不容忽视，该技术的全面推广必将全面提升我国桥梁的安全使用性能。

［1］ JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范［S］.