箱梁预应力智能张拉工艺监控要点

1 工程概况

滨海新区西中环及延长线快速路二期工程，位于天津市滨海新区，东临津秦高铁，线路全长1 707m，为双向8车道。标段内设跨永定新河特大桥1座，桥梁总长1 026m，桥梁面积34 084m2，主跨结构为40m+64 m+40m变截面预应力混凝土连续梁。引桥为预应力小箱梁，共计270片，其中32m小箱梁160片，30m小箱梁30片，35m小箱梁40片，20m小箱梁10片，40m小箱梁30片。

2 箱梁预应力智能张拉应用背景

预应力张拉是桥梁施工中的关键工序，直接影响到结构的安全性和耐久性。传统预应力张拉完全靠人工操作设备和控制张拉过程，同步张拉难以保证，张拉应力及持荷时间不充分、损失大，同时张拉记录偏差大，存在人为篡改现象。为保证预应力桥梁张拉质量和推行标准化工地施工，在预应力小箱梁张拉中采用智能张拉工艺。

3 智能张拉工艺简介及应用范围

在箱梁张拉中使用的智能张拉设备是由智能张拉操作平台、智能张拉仪、专用张拉千斤顶组成。系统操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境。通过提前设定不同张拉钢束信息，由主机控制张拉油泵和千斤顶，利用测力传感器和位移传感器测量数据，4台顶同时对称张拉，实时采集钢绞线数据传输到计算机，自动计算伸长量并及时校核误差，实现应力应变全过程智能双控，使张拉控制力值精度达±1.5%，各顶之间同步张拉力误差＜±2%，同时对张拉过程数据进行储存，可随时调看原始数据。实现全过程智能控制，减少人为因素的干扰，在生产的270片预制箱梁中全部采用此设备进行张拉，确保箱梁的施工质量。

4 智能张拉工艺的监控重点

施工前对预应力编入数据的准确性进行复核，检查操作台控制界面应力变化是否与油表读数同步、位移传感器的位移量是否与控制界面中的位移量相同，4台顶是否同时对称张拉，达到规范应力时的自动持荷时间是否满足，均为对智能张拉工艺监控重点。智能张拉工艺控制流程，见图1。

图1 智能张拉工艺控制流程

5 智能张拉工艺的质量控制标准

第一个张拉控制阶段。15%σcon应力为使钢绞线从松弛状态达到受力状态，消除伸长值测量误差并使同束各根钢绞线受力趋于一致。当钢绞线张拉达到15%σcon时持荷，同时松开千斤顶吊绳。自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。

第二个张拉控制阶段。自动控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力钢绞线两端张拉力值及油缸伸长值。当张拉力接近30%σcon时自动减缓升压速度，精确控制，直到到达30%σcon时持荷，同时自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。

第三个张拉控制阶段。自动控制油泵继续张拉，控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力钢绞线两端张拉力值及油缸伸长值。当张拉力接近100%σcon时自动减缓升压速度，精确控制，直达到100%σcon。

持荷阶段。当张拉力达到100%σcon时静停持荷（5 min），自动补压，控制张拉力保持在100%σcon上下1%范围内，持荷完毕自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。

锚固阶段。持荷时间到，缓释系统自动缓慢卸荷锚固。

回顶阶段。锚固结束后系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，测量并记录工作锚夹片的外露量并在距离夹片端头3 cm处的钢绞线上标记，观察24 h再次测量，以判断是否存在滑丝断丝情况。

6 控制难点及处理方法

预应力智能张拉系统虽然在一定程度上提高了张拉的施工质量，确保了桥梁结构的安全性和耐久性。但在施工过程中，由于设备采用的是计算机智能操作。当出现两端张拉千斤顶不同步出顶时，要立即停止张拉，检查油顶是否存在问题。同时要对位移传感器与应力传感器加强保护，避免出现问题时影响操作人员的判断和原始数据的留存。

7 效果

首先是可实现多束钢绞线同步对称张拉，又可实现单束钢绞线两端同步张拉、同步停顿，还可实现单端自动张拉、分级停顿张拉；其次是使预应力自动张拉的控制应力精度可达±1.5%，实现双控，4台千斤顶两端对称张拉时，各千斤顶之间同步张拉力的误差＜±2%，同一断面中的预应力束有效预应力不均匀度＜±2%；第三是实现分级张拉，输入参数可自动完成张拉操作控制和实时张拉显示；第四是对数据进行存储及上传并随时调看原始数据，实现信息化施工，便于施工管理，过程监控。智能张拉与传统工艺的对比情况见表1。

表1 智能张拉与传统工艺对比

续表1

8 结语

箱梁张拉过程中，通过运用智张拉设备及现场的质量管控，减小了预应力施工质量通病，提高了桥梁施工质量、安全性、使用寿命。杜绝了预应力张拉控制应力偏差过大现象，将误差范围控制在新桥规所规定的±1.5%范围之内。真正实现对预应力张拉的应力与伸长量的同步“双控”，保证伸长量偏差在±6%范围内。减少了对称张拉不同步现象及人为因素影响，有效降低了预应力损失。杜绝了施工原始记录人为造假，实现真实的施工过程追溯目标。