智能张拉技术在昆山市中环线快速化工程中的应用研究*

2015-09-18

建筑施工 2015年2期

关键词：张拉箱梁预应力

昆山交通发展控股有限公司昆山 215300

1 工程概况

昆山市中环快速化改造工程线路全长44.4 km。全线（不含S-Ⅱ标）共有现浇混凝土连续箱梁逾 700 联，箱梁一般跨径布置为3×30 m，桥面宽度25.5 m，加减速段桥面宽度43.5 m，除局部匝道转弯段，均为预应力连续箱梁。

为提高昆山中环项目混凝土连续箱梁预应力张拉施工质量，推广和应用先进施工工艺，在工程主要工区采用智能预应力张拉技术。

工程存在如下难点：跨度大，连续跨最多达4 跨，腹板束超长，两端同时张拉时，信号接收的稳定性难以保证；施工工期紧，如何不影响整体施工进度，且使预应力智能张拉技术取得较好的效果；如何确保伸长值不超过±6%，保证张拉施工质量。

2 预应力智能张拉技术原理

桥梁智能预应力张拉系统主要由主控电脑、智能化油泵和千斤顶3 部分组成。张拉时，由主控电脑发出无线指令，同步控制每台设备的的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程[1,2]。系统以张拉力为控制指标，伸长值误差为校对指标，通过现代传感、数字控制技术，实时采集、分析每台内置传感器的千斤顶张拉力和位移值数据（图1）。

图1 智能张拉工艺原理示意

3 智能张拉技术的应用

3.1 智能张拉施工工艺

准备限位板、锚具等材料→ 清点检查设备→核对千斤顶编号→确定张拉梁编号→进行技术交底→布置张拉控制站→电线连接→油管连接→千斤顶、数据线安装→锚具安装→张拉施工→张拉作业完成

3.2 张拉施工关键控制点

智能张拉技术能最大限度地减少人为因素对预应力张拉过程的影响，但在使用过程中亦不能盲从，应根据工程实际情况科学分析智能张拉的结果。为充分发挥此项技术的优越性，在箱梁张拉施工过程中有几个关键控制点需要特别重视[3-6]：

3.2.1 箱梁预应力束理论伸长值复核

预应力张拉采用张拉力控制为主、伸长值校核的方法。实测伸长值与计算值的偏差应在±6%范围之内。可见理论伸长值是基准，张拉施工前，应根据送检该批次钢绞线的实际弹性模量、预应力筋各分段长度及转角复核理论伸长值。

3.2.2 智能张拉技术参数

正式张拉施工前，应提供智能张拉仪的标定报告，有效期为6 个月。在工程项目信息栏内准确填入智能千斤顶编号、校准日期、回归方程f（x）=ax+b、张拉仪的IP地址等。在张拉构件信息栏内填入张拉断面编号、张拉工艺（单束单端/两端张拉、两束横桥向对称单端/两端张拉）、钢索编号、实测钢绞线弹性模量、张拉控制力、理论伸长量、加载速度、初应力选择和张拉行程等。

张拉技术参数应由项目工程师和现场监理共同复核确认后，方可进行智能张拉。

3.2.3 张拉过程控制

智能张拉主控电脑应由项目工程师使用和管理，其他人员不得随意操作此电脑。在张拉时，项目工程师应注意观察钢束应力应变曲线的变化，一般连续且呈线形增长为正常，同时应注意预应力束伸长实时校核的误差，当误差超过6%时，程序自动暂停张拉，项目工程师应具体分析原因，再决定是否继续张拉。张拉加载速度应根据预应力束的长度、张拉槽口混凝土的浇筑质量、预应力筋在槽口处是否转角过大等因素确定。程序根据桥涵施工规范要求内置持荷时间为5 min，在持荷阶段当千斤顶的压力读数值小于设定值时，程序控制油泵自动补压，从而保证最终预应力值达到设计要求。

3.2.4 智能数据输出

张拉过程中自动记录张拉数据，张拉结束后自动生成桥梁预应力张拉记录表，并可通过张拉记录的历史查询来查看箱梁某一束预应力筋的钢绞线根数、张拉控制力、理论伸长量、实测伸长量、延伸量误差、断丝和张拉起始、结束日期等情况。

4 存在问题及解决方案

本工程通过在一工区（17 联）、二工区（13 联）和四工区（16 联）共计46 联现浇箱梁采用预应力智能张拉技术，明显提高了预应力精度值，且能实时采集数据、自动计算伸长量并校核，加载速率、持荷时间、同步对称等方面均符合桥涵施工规范的要求。同时，全过程电脑操控、无线传输、操作简便快速、张拉数据自动记录，并可真实再现预应力张拉全过程。另外，操作人员可远离非安全区域控制张拉设备，有效保障了人身安全（图2）。

根据反馈的首件试验和后续智能张拉设备的使用情况，仍有以下几点需进一步改进完善：

1）智能张拉仪的无线信号稳定性不佳，设备调试时间过长。解决方为：通过采用信号放大器来增益无线信号，这样能保证张拉系统的稳定。同时，加强对技术人员的智能张拉设备操作的培训，以保证后续张拉过程顺利、准确。