智能张拉设备在连续梁后期束施工中的应用

蒋大伟

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

1 工程概况

莆田至炎陵高速公路尤溪中仙至三元莘口段YA10 标段位于福建省三明市尤溪县中仙乡、坂面镇境内，线路始于尤溪县中仙乡华口村，至湖美溪隧道中部结束，线路总体呈东西走向。上跨尤溪中仙至大坪公路，穿越六角崎山建六角崎隧道，出六角崎隧道在坂面镇上村南侧上跨湖美溪及Y094 乡道建湖美溪大桥，经湖美溪大桥进入古迹村湖美溪山，在湖美溪山建湖美溪隧道，至湖美溪隧道中部结束。在标段起点处华口村，设华口枢纽互通连接既有厦沙高速。

YA10 标段线路右线起讫里程为K161+556.623—K168+550、线路左线起讫里程为Z1K161+576.642—Z1K168+550，线路长6.994 km，主要技术标准见表1。

表1 莆田至炎陵高速公路主要技术标准

2 智能张拉设备的优势

2.1 应力施加具有准确性

智能张拉设备可以灵活采集预应力值，再根据实测结果与设计值的差值做出调控，使误差减小在±1%，而传统人工作业方法的误差要求为±15%，可见智能张拉设备可以有效减小误差，作业精度较高。

2.2 精准判断并控制伸长量

智能张拉设备具备高效采集作业参数的能力，除张拉应力外，还可及时测定钢绞线的伸长量，经自动计算后判断实测值与设计值的误差，即该值需要在±6%以内，加之对张拉应力的控制，达到“双控”的效果。

2.3 实现对称同步张拉

计算机与千斤顶采取一对多的数量配置方式，在计算机的操控下，同步对称张拉。得益于计算机的协同控制机制，可以有效减小各千斤顶的张拉力差值，要求其在±2%以内，避免张拉失衡的情况。

2.4 预应力损失较小

张拉全程无需过多的人工参与，智能张拉设备能够以自动化的方式完成各项操作，人为误差明显减小，包含加载速率、持荷时间在内的各项指标均得到有效的控制，传统张拉方式下预应力损失过量的情况也不复存在。

2.5 自动生成张拉记录表

系统以自动化的方式汇总数据并生成张拉记录表，全过程中人工无法干涉，因此可保证数据的真实性。同时，也无需在张拉力等指标的测定、记录工作中投入过多的人力资源成本，作业效率较高，经济效益良好。

2.6 具备远程监控功能

智能张拉设备具备远程监控的功能，业主、监理、施工等相关单位可共处同一张“信息网”中，数据的交互水平提高，相关单位可根据需求及时调取数据，突破了时间与空间的束缚，有助于实现“智能控制，精确纠偏”的工作目标。

3 智能张拉设备的具体应用要点

根据设计要求，对粗钢筋和钢绞线精准下料，需确保预留的张拉工作长度具有合理性。混凝土浇筑前，精准定位波纹管，若无误则浇筑混凝土；以混凝土的实际状态为准，待其初凝后，随即抽出内衬管，向其中穿入提前加工成型的钢绞线。按顺序依次张拉，即先纵向、后竖向。其中，纵向束遵循对称张拉的原则；而在竖向预应力筋张拉施工环节，首先从0#块中心位置开始，逐步对称交错张拉。

3.1 张拉准备工作

以设计规范中的计算公式为准，经计算后确定理论伸长值，将其与设计图中的值展开对比分析，进而根据差值的大小做进一步的规划。差值较小时，将设计伸长量作为作业基准；差值较大时，需要分析具体的成因并再次计算，直至满足要求为止。箱梁纵向线包含平曲线和竖曲线两类时，其张拉复杂度较高，伸长值的控制需分情况考虑，即分段依次计算伸长值再叠加，由此得到整束的伸长值。

正式张拉前，检验张拉千斤顶。经试验后，可以确定锚口摩阻损失值，将其视为最终的张拉应力，并按照如下方法展开计算，目的在于确定各级荷载的油表读数：y=AX+B。其中：y 为油表读数；A、B 为回归系数，根据检验报告确定；X 为张拉力，包含设计张拉力和锚口摩阻损失两部分。

按前述方法展开计算后，确定各级荷载的油表读数，汇总结果，报监理工程师审批，若通过则可以作为正式张拉的作业控制标准。

3.2 张拉设备的配套

张拉设备进场前，先对各类系统以及相关装置加以标定，即传感器系统、控制系统、千斤顶及油表，在此前提下方可投入使用。此外，施工期间需考虑标定有效期，若达到6 个月或是故障维护后，均要再次标定。

张拉设备是实现张拉作业的关键装置，需妥善保管，定期做好维护和养护工作。锚具进场时，分批次有序组织质量检验，不可出现裂纹、锈蚀等质量问题，否则不予以使用。

3.3 张拉工艺

检查混凝土强度，确保混凝土强度达到设计要求的90%，同时混凝土龄期≥7 d，满足以上条件后即可开展张拉作业，应用预应力智能张拉系统，实施小箱梁张拉工艺。在正式开展张拉作业前，应对千斤顶、油泵、油表等张拉设备校验检查，审核张拉设备标定证书。

检查钢绞线的质量和完整性，若钢绞线外表出现刻痕、烧伤等问题应及时更换，避免影响钢绞线性能的发挥，同时要根据设计要求对钢束进行编号，采用胶带将钢绞线端部包裹住，再开展穿束作业，由人工引导钢束穿入孔道。检查锚垫板内部环境是否符合锚板安装规范，清理注浆孔内的黄油及混凝土，安装锚板，调整锚板，保证锚板与锚垫板中心保持一致，并安装张拉工作夹片。

为了提升张拉作业的效率，应在预应力张拉前，确定张拉设备相关参数，并校验检查千斤顶、油表、油泵及压力表等设备的性能，测定预应力筋的弹性模量，保证张拉作业顺利进行。

预应力智能张拉系统配备了智能传感器，传感器能够实时动态收集、更新钢绞线伸长量，再利用智能计算系统，利用张拉力与伸长量双控系统控制原理，平衡张拉力与伸长量，控制伸长误差。预应力智能张拉系统比较实测钢丝伸长量与计算伸长量的不同，若两者误差超出±6%可反馈警示，提醒操作人员检查异常，分析产生异常的原因[1]。

根据锚固回缩损失预应力的大小，可将预应力张拉作业划分为10%、20%、100%三个等级。1 台计算机中的预应力智能张拉系统控制可同时控制2 台千斤顶设备，能操作2 台千斤顶设备同时开展对称张拉作业，同时带有实时监控系统，能够动态跟踪张拉施工，推动施工的智能化与机械化水平，达到理想的张拉效果。

在开展预应力钢绞线张拉作业过程中，应密切关注每一束钢绞线的断丝与滑丝情况，检查断丝与滑丝数量，若断丝或滑丝数量超出安全允许范围则返工处理，再次实施张拉。

完成张拉施工，且预应力张拉控制力趋于稳定达到稳定后，采用砂轮机，选择冷切割工艺，预留3 cm，将钢绞线端头位置其他突出钢绞线切割干净，切割完毕后应及时落实锚固封闭作业。

（1）纵向束的张拉。张拉前，详细检验各构件，如外观、尺寸均需要达到标准要求；待混凝土实测强度达到设计强度的90%以上且满足7 d 的龄期要求时，方可正式进入张拉环节。张拉采用大吨位群锚体系张拉，遵循双控标准（张拉力和伸长量均要达标），按照既定程序由张拉设备自动完成张拉操作，若张拉力出现突变现象或伸长量超出许可范围时，随即暂停张拉作业，检查后确定原因，采取针对性的处理措施，若恢复正常则继续张拉。

（2）精轧螺纹粗钢筋张拉。一次张拉到位，适配JLM-32 型锚具和张拉支架，将YC60G 型穿心式千斤顶稳定置于支架上。张拉至设计荷载后，持荷5 min，期间张拉力无异常下降则予以锚固处理。此外，考虑到各精轧螺纹钢筋锚固施工质量要求，需分别按要求组织复拉。

（3）桥面板横向预应力。桥面板横向预应力束锚下张拉环节，宜采取单端张拉的方法，交替布置，要求该处的张拉力为1395 MPa。较特殊的是节段线端部的桥面板横向预应力，该部分应当予以保留（暂不采取张拉措施），安排在下一节段的横向预应力束张拉时同步操作[2]。

4 智能张拉设备与传统张拉方法的综合对比分析

4.1 技术可行性层面的对比

传统预应力张拉施工需得到大量人员的参与，负责设备的操作、张拉力及钢绞线伸长量的检测、数据的记录与整理等相关工作，员工工作量较大，效率偏低；在整个张拉过程中存在诸多人为因素的干扰，易由于个人工作态度和技术水平等原因，出现实际张拉效果偏离设计要求的情况。相比之下，智能张拉设备能够按照特定的程序以自动化的方式完成各项操作，由此减小工作压力，并有效保证张拉质量。

4.2 经济效益层面的对比

根据前述的有关于技术层面的分析可知，传统人工张拉方法的人力资源成本投入较高，而且还很容易出现返工的情况，因此进一步增加了成本投入。智能张拉设备则可以减少人员的投入，也能避免因频繁返工而导致的成本增加的情况，经济效益优势突出。

5 结语

在莆田至炎陵高速公路后期束张拉施工中，通过智能张拉设备的应用，能够以自动化的方式高效完成张拉作业，张拉力和伸长量两项指标均可满足要求，同时在此方面的成本投入较少，可以兼顾质量、经济效益等多重要求，表明智能张拉设备具有可行性。通过本文有关于智能张拉设备应用要点的分析，希望所提内容可作为类似工程的参考。