智能数控张拉技术在市政桥梁中的应用

张凯

摘 要：科技的进步必将带来施工方法的革命，建设工程智能化逐步在施工生产中大面积推广，在桥梁施工过程中尤为突出，桥梁工程施工具有施工难度大，结构安全性高，使用周期长等特点，桥梁工程预应力使用较为广泛；通过计算机与施工设备的有效结合，较方便的得到了相应的张拉数据，提高了工程的施工质量。

关键词：智能数控；张拉技术；市政桥梁；应用

中图分类号：U445-65 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）21-0140-03

Abstract： The progress of science and technology will bring about the revolution of construction method， and the intelligence of construction engineering will be popularized in a large area in the construction production step by step， especially in the process of bridge construction. The construction of bridge engineering is difficult and the safety of structure is high. With the characteristics of long service cycle， bridge engineering prestress is widely used； through the effective combination of computer and construction equipment， the corresponding tension data are conveniently obtained， and the construction quality of the project is improved.

Keywords： intelligent numerical control； tension technology； municipal bridge； application

1 概述

预应力施工技术目前在国内较为成熟，主要按张拉时间分为先张法和后张法，先张法是为了提高钢筋混凝土构件的抗裂性能以及避免钢筋混凝土构件过早出现裂缝，而在混凝土构件预制过程中对其预先施加应力以提高构件性能的一种方法。后张法，指的是先浇筑混凝土，待达到设计规定强度后再张拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。按张拉形式又分为一端张拉工艺和两端张拉工艺。混凝土桥梁工程中，一般为节省材料，桥梁的跨度较大，易出现梁的下挠和混凝土开裂的现象，使用预应力技术提前给构件梁一个向上的作用力，应对结构本身受到的荷载。

预应力张拉技术传统施工技术逐步地被智能张拉技术所取代，其中的智能张拉技术的优点较传统技术有很多优点，如引申量控制精确、张拉力均匀、施工方法简单和施工速度快等。各项指标能够清晰的反映在计算机屏幕上，并自动生成张拉记录等。

2 项目应用

2.1 工程概况

荥阳市某市政桥梁工程位于河南省荥阳市，桥长270m，桥面宽度40m，共9孔，每孔长度30m，每孔上设12片预应力组合箱梁，采用先简支后连续的设计；单片组合箱梁正弯矩张拉孔8个，支座负弯矩张拉孔7个，108片需张拉1620次，工程量较大，在张拉过程中选用GB1006型智能数控张拉设备。箱梁张拉孔布置见图1。

2.2 智能张拉参数

（1）混凝土要求。预应力组合箱梁采用强度为C50混凝土，张拉前混凝土强度及弹性模量达到设计规范理论值的90%，养护周期不少于7天。

（2）钢绞线要求。正弯矩钢绞线采用5φs15.2预应力低松弛高强度钢绞线，抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，钢绞线应提前见证取样送检，合格后方可施工。

（3）施工要求。采用两端同时张拉技术，施工过程采用张拉力和引申量双控，锚下控制应力为0.75fpk=1395MPa，实际引申量和设计值偏差控制在±6%之内。钢束引申量要求见表1。

预应力张拉正弯矩钢绞线应力为976.5kN。两端同时张拉采用两个100t液压穿心式千斤顶与智能张拉设备配套使用。

（4）张拉顺序。主梁预应力钢束以对称与构件截面的中轴线、上下左右均衡为原则张拉，同时考虑不使构件的上、下部混凝土应力超过容许值，顺序为N1→N3→N2→N4。张拉控制为0→10%σcon→20%σcon→100%σcon→锚固，达到设计张拉力和引申量后持荷2min[1]。

2.3 预应力钢筋张拉

2.3.1 张拉前准备工作

（1）制定专项施工方案，并进行方案的审批和交底工作。（2）张拉前张拉用千斤顶必须标定合格后报送监理单位审核后方可施工。（3）预制组合箱梁强度和弹性模量达到设计强度的90%，并由试验室出具试验报告。（4）钢绞线及锚具经见证取样复试合格后，并出具试验报告。（5）现场作业人员经过安全技术交底，现场采取防护措施，卫生干净，张拉支架安全可靠。（6）向监理单位提出张拉申请单，经监理单位签字同意后方可张拉。

2.3.2 张拉过程控制

（1）首先应进行试张拉，由专业人员在计算机上进行输入参数和工程基本信息，过程中由施工技术人员和监理人员进行检查，采用同一种张拉方法，在非桥梁构件上进行张拉试验，各项指标运转正常后方可进入全面张拉作业。（2）将钢束整理均匀，穿过定制夹具，安装夹片，夹片安装要牢固，防止出现滑丝现象。（3）安装张拉千斤顶，千斤顶的受力面要清理干净，无其他杂物，并紧贴夹具，安装千斤顶工作夹具和夹片。（4）现场技术人员和监理人员确认现场施工情况，连接智能张拉设备，确认各项参数是否正确，由监理单位发出张拉命令。（5）张拉时检查计算机上各项指标参数，观察张拉曲线，如有特殊情况应中止张拉。张拉达到设计应力和引申量后持荷2min，观察计算机数据是否发生变化，如正常，张拉工作完成，缓慢卸载回油，切割多余部分鋼绞线，压浆封锚。

2.3.3 張拉过程的问题处理

（1）滑丝问题：钢绞线上有杂物和油污易出现钢绞线的滑丝，采用单根前卡式千斤顶和退锚器将夹片取出，更换新夹片，再进行张拉，如滑丝严重，应全部卸荷重新施工。（2）断丝为题：如钢绞线原材质量问题和张拉力过大易发生断丝，首先张拉后要进行钢绞线的检查，确认有无断丝现象，如有断丝情况发生确认断丝数量是否满足设计要求并做好记录，如超出设计要求，应进行更换。（3）智能设备失灵：计算机的使用在一定程度上会发生突然的关机、无信号和参数显示错误情况，张拉设备也会出现突然不工作的情况，针对此问题要在张拉前严格检查计算机的运行情况和信号强度，重新调试，如在张拉中出现此问题，应立即停止张拉，必要时应进行全部卸荷和更换钢绞线。

3 优点和优化

3.1 较传统工艺，智能张拉系统有着部分较大的优越性

（1）操作简单：只需将参数输入进计算机，凭借控制程序，操作系统中各设备的运行。（2）数据清晰：每次张拉的结果直接输出数据表格，直观的显示张拉的各项参数，不需要再进行引申量的测量工作。（3）过程控制：张拉的过程可以在计算机上和现场实际情况相结合，对突然出现的问题反映直观，如张拉曲线、张拉力和引申量。（4）节省人工：整个总包工程包含两座桥梁，此一座桥梁张拉次数达到1620次，两座桥梁达到3500多次，工期紧任务重，相对人工节省能达到30%以上。（5）精度较高：整个张拉过程无断丝现象发生，引申量控制在标准范围之内，预应力在工程中的作用充分的发挥，对质量控制有利张拉结果见表2。

3.2 在施工过程中也发现了一些不足之处

（1）完全的依赖智能设备和无线传感系统，标定次数较多，需要有备用设备。（2）使用计算机无法避免发生计算机死机和系统运行中止情况的发生，应采用智能和传统相结合的方式进行施工，避免出现上述问题导致材料和人工的浪费。（3）信号的强弱影响无线系统指令的传送工作，会发生发送指令无法传达到智能设备，控制其他信号的干扰工作尤为重要。（4）虽然是智能张拉系统，但智能化的程度还不够，随着AI的迅速发展，未来张拉机器人会逐步替代张拉的整个过程，只需维护各项设备就可完成全部的张拉作业。

4 结束语

智能张拉的应用减少了施工生产的作业人员，也就是未来人们将和智能系统争抢工作机会，未来的建筑工程必将是全方位智能化的工程，从项目立项到设计，再到施工和维护，整个过程智能化达到全覆盖，这种劳动密集型产业将被逐步取代。

参考文献：

[1]CJJ2-2008.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].中国建筑工业出版社.