桥梁工程预应力智能数控张拉施工技术

温家龙

（赣州市公路发展中心信丰分中心，江西信丰331600）

0 引言

智能数控张拉技术在桥梁项目建设领域中作用很大，能够实现快捷的施工效果，对推进桥梁项目工程的开展有着重要帮助，所以在项目开展阶段要按照预应力智能数控张拉技术的应用标准做好工艺的规范，这样才能够提高桥梁工程项目的施工质量以及施工效果。

1 智能张拉设备功能特点

第一，张拉力精确控制。智能张拉系统通过智能系统控制，利用系统可以精确的控制千斤顶施加的预应力参数值，保证误差不会超过±1%，避免因为张拉不准确而导致出现开裂、下挠等危害，对于提高结构安全性和质量水平有重要价值，减少资金投入。第二，保证延伸量测量的精确性。通过系统装载的传感器能够直接确定钢绞线的延伸量，将其传输到计算机内，可以自动化计算延伸量参数，检验是否符合技术标准，达到有效控制，精度合格。第三，同步对称张拉施工。一台计算机可以实现两台或者多台千斤顶的控制，同时、同步张拉施工，多台千斤顶顶升作用力相同，避免因为张拉不同步而出现扭曲等危害性问题。这一系统达到控制的精度与标准，保证预应力施工质量达到设计的标准，确保桥梁安全性、耐久性符合要求，不仅能保护人们的生命安全，还能够降低项目运行的成本，所以是一种非常先进且有实际应用价值的技术。第四，张拉环节规范化管理。利用一键操作可以完成张拉作业，实现智能化的控制，没有人为、环境等要素的干扰和影响，并且做好停顿点、加载速率、持荷时间等张拉阶段的控制，符合技术要求。通过规范张拉控制，减小张拉环节的损失，达到设计标准的要求。第五，进行质量控制。业主、监理、施工、检测单位同时进入相同的互联网平台中，进行实时交互管理，不会受到时空的限制，能够随时掌握桥梁施工的具体情况，利用张拉控制减小预应力的损失，保证预应力达到设计标准。第六，远程监控。利用系统可以实现远程监控，随时掌握技术参数，做好质量管控，提升管理效率[1]。

2 预应力混凝土的重要性

预应力主要是通过人为在混凝土结构内施加内部应力，利用混凝土的钢筋张拉应力作用，让其形成良好的运行状态，可以消除荷载形成的拉应力，进而可以保证混凝土结构部件内应用荷载而不会发生开裂的问题。预应力张拉施工作业是预应力施工的重要环节，对于提高整体结构的质量会产生积极的影响。预应力筋张拉施工要解决伸长值、预应力锚固损失、孔道摩擦损失、应力松弛损失等问题，同时其传力的系统比较复杂。预应力筋张拉力的参数高低，对于张拉施工的质量有着直接的影响。张拉力越大，预应力值也会越高，结构部件的抗裂性也就越好；但是预应力筋在使用中，容易出现应力过大的情况，结构部件发生裂缝的载荷与破坏载荷是比较相近的，而很多破坏前并不会有预兆，一旦发生，就会导致较大的危险。此外，如果张拉力过高，结构部件反拱过大或者预拉区发生裂缝的危险。反之，张拉环节预应力损失较大的情况，有效应力值也就会越小，构件会过早的出现裂缝问题，这也是不安全的。预应力张拉施工必须做好全面控制，这是提高运行安全性的关键，只要精度不合格，轻则造成锚固端出现裂纹、反拱过大，重则会造成结构发生横向裂缝、拉断等事故，从而导致严重的安全事故发生，给人们的生命财产造成严重的威胁。

3 施工准备

智能张拉系统包含千斤顶、泵站、控制系统、传感器等部件。

其一，单束预应力两侧同时张拉，见图1。

图1 单束预应力两端同步张拉

其二，束预应力两端对称同步张拉。

其三，千斤顶主要是通过预应力束加载执行结构形式，需要设置两侧位移传感器系统，并且利用千斤顶来测量活塞量数据，实现压力的控制。

其四，泵站系统包含主、副站的系统形式，给系统提供动力系统，保证启动、调压、卸荷、故障报警等方面实现同时运行。在泵站系统内，具体是电机、泵组、换向阀、溢流阀等部件构成，利用压力传感器获取压力参数，对保证运行效果有重要作用。

其五，做好程序控制，主要是通过手提电脑、控制系统、开关量、模拟量、变频器等控制，在施工中要通过传感器获取相应的数据信息，然后应用电磁阀、变频器动作控制，在现场进行预应力参数的精确性控制，从而可以保证数据有效的控制，并且利用网络实现系统连接控制，将各种数据存储到计算机内，实现全面控制[2]。

4 施工工艺分析和研究

4.1 工艺流程

智能数控张拉工艺可见图2。

图2 智能数控张拉工艺流程图

4.2 操作要点

4.2.1 准备工作

（1）在张拉工作前，需要准备的系统使用的配套设施，比如限位板、锚具、夹片、计算机等相关设施准备充足，各项性能符合运行的要求，完全满足系统功能的标准。

（2）根据张拉工作的清单，实现系统设备准备和清点，保证其完整性，数量符合要求，配件满足使用的需要。

（3）进行智能张拉千斤顶的编号控制，在使用之前，工作人员对现场单位实施标记和控制，保证张拉参数符合应用的要求，确定具体的公式来计算。

（4）明确张拉部件。张拉施工开始前，对各个部件尺寸进行全面的控制，确保其强度、刚性方面都符合要求，完全按照设计方案的要求进行制作，如果无法达到张拉设计标准，强度也要控制在设计标准的80%以上；张拉作业前，检查锚垫板下部以及周边结构部位混凝土强度性能，如果密实度不够或者有其他质量问题，需要技术补强处理，在强度合格后才能进行张拉施工。

（5）及时进行张拉交底，学习相关的技术软件和操作规程。

（6）设置张拉设备。张拉设备应该选择在张拉结构部件的侧面，保证不会给结构部件产生任何的影响，达到张拉施工的标准，完全符合使用的标准要求[3]。

4.2.2 电源线连接

由电力工程师对现场电路进行检查，三项电源符合连接的要求，接电箱内一般都标设置有2、4、6 位置火线，字母N 为零线。保证直接把接头弄断，电线连接工作结束后，应用试电笔做好检查，以满足运行的压强。如果系统带电，则禁止连线作业，且要确保插头连接稳定、牢固，不会给系统的运行产生负面的影响。

4.2.3 主机与千斤顶连接

主机和千斤顶连接稳定之后，要进行全面的检查，保证张拉设备接头位置上油管连接达到密封性要求，没有发生漏油的问题，进油管与回油管顺利设置，不能存在交叉设置的情况。油管连接时应用铜垫片的方式以防止发生漏油的问题。进油管安装要临近数据线接口，应用保护弹簧进行接口部位的保护处理；回油管安装要远离数据线接口，一侧直接和千斤顶安全阀油嘴连接。

4.2.4 专用千斤顶、天线、数据线安装

限位阀安装结束后，保证千斤顶安装符合要求，一般可以采用手拉葫芦等固定处理。安装结束后，立即进行工具锚和夹片的安装。工具夹片安装要达到国家标准的要求，如果没有起到一定作用，说明其伸长量已经严重超出设计方案的标准要求。利用张拉仪和千斤顶连接，掌握其运行的数据，在一个张拉工作完成后，不能影响数据线的运行，保证移动性合格。为了保证张拉达到均匀性的要求，需要使用梳编传输的方式进行施工，然后安装仪器天线。安装结束后，现场作业人员进行各个部件的检查和控制[4]。

5 智能张拉注意要点

一是在作业现场加强张拉工艺控制，执行现场施工作业标准的要求，作业人员必须经过培训才能进入工作岗位中，并且加强防护与管理，确保现场施工的安全性。二是锚具安装达到准确性的要求，结构或者部件必须达到强度与弹性模量的要求。三是智能张拉设备软件调整到主界面，检查软件分析和控制数据，达到正常的状态才能进行后续的张拉。开启设备按键再次进行梁板两侧千斤顶的调整，保证是匹配设置的，并且开启两侧部件同时张拉施工，达到电机运行稳定性的要求。四是千斤顶的安装阶段，工具锚要和前端的锚结构对正，保证每根预应力都符合顺直的要求，不会发生偏差的问题。张拉施工环节，千斤顶、预应力锚筋、锚具必须布置在同一直线上。五是预应力筋张拉环节，保证张拉顺序和压力符合要求，严格执行压力控制的要求，达到运行标准，顺序符合要求，且可以超出设计标准约5%，但是在任何情况下都不能超出最大设计标准。六是预应力筋张拉时，必须做好应力控制，伸长值符合设计的标准。实际伸长值进行测量，与理论伸长值对比分析，保证其偏差不会超出规定的要求，通常偏差不超过±6%，否则不能持续性张拉施工；如果发现偏差严重，组织技术人员检查形成原因，结合情况做出改进和调整，合格后才能开始继续张拉。环形筋、U 型筋半径较小的情况下，实际伸长值与理论伸长值必须经过试验检测合格，不会超出设计标准的要求。

6 张拉作业完成

首先，每个部件张拉施工后，先关闭操作设备，然后切断电源，确认安全后拆除千斤顶。其次，张拉施工后，做好设备保管工作，对于暂时不使用的设备必须组织人员进行管理，加强养护维护管理，不会发生损坏的问题。最后，下次张拉设备使用前，应消除偏差和影响，保证张拉施工的精度合格。通过测力传感器进行张拉检测的过程中，必须保证其参数符合要求，且每年经过一次国家检定，合格后才能投入使用。

7 桥梁预应力张拉时常见控制要点

7.1 预应力钢筋张拉伸长量不够

7.1.1 主要原因

（1）预留管道顺直度不足，会导致管道和预应力筋存在摩阻力增大的情况，因为平均张拉应力的下降，导致伸长值无法满足要求。

（2）张拉施工前，先应用预应力筋穿越混凝土管道的形式，管道漏浆将部分预应力筋进行连接，达到稳固性的要求，张拉环节应该保证预应力筋的拉力为零，伸长量基本为零，总伸长量无法满足要求。

（3）经过检测分析实际伸长量参数和理论计算参数有差异时，弹性模量数据存在明显差异。

7.1.2 防治措施

（1）预埋预应力管道的环节，各个坐标位置都必须进行控制，达到精度的要求，固定达到牢固性、稳定性的要求，管道顺直度合格。混凝土振捣施工阶段，不会存在触碰管道的情况，也不会导致管道发生位移。

（2）混凝土浇筑与振捣施工阶段，都必须做好管道的防护处理，不能使插入振捣器和管道有接触，距离符合要求，防止发生管道偏移或者漏振的问题，同时组织专人间隔10～20min 把预应力筋张拉施工，直到最后浇筑后达到初凝的状态。一是需要进行预应力筋的检查，确定水泥浆是否达到紧固性要求；二是利用推拉预应力筋的方式直接将其拉入凹槽内，保证管道达到平滑性的要求。预应力钢筋张拉前，可以进行再次张拉施工，以保证不会发生凝结的情况。

（3）计算理论伸长值，同时根据试验进行弹性模量参数的确定，以得到具体的试验数据信息。

7.2 管道堵塞预应力钢筋

7.2.1 主要原因

（1）因为管道连接处理不到位或者管道存在小孔，也可能是振捣不合格容易导致漏振的问题，浇筑环节发生漏浆的情况，结构性能下降。

（2）穿越预应力钢筋的过程中，端头部位的波纹管损坏而发生弯曲的问题。

7.2.2 防治措施

（1）波纹管安装前要做好全面检查，保证没有小孔等问题，如果存在，需要使用胶带封闭。

（2）加强波纹管安装质量控制，保证接头平滑，没有发生卷曲变形的问题，使用胶带包裹，确保不会发生漏浆的问题。

（3）浇筑最后一层混凝土结构，达到初凝的状态，使用两根长度稍微超出结构的滑拉块钢筋进行来回穿越，逐步地拉平一些有缺陷的位置，达到结构平滑性的要求。

7.3 张拉拱度或放张拱度偏大或偏小

预应力结构部件张拉或者放张的过程中，结构部件受到预应力筋的持续作用，因为截面存在偏心压力，所以会形成拱度的情况，这样并未明确标准，难以达到设计的要求，但是也能够反映出技术指标。施工作业人员需要根据具体的情况展开测量和控制，保证各个结构部分都处于可控的范围内，各项技术参数合格，预应力张拉和放张的施工质量达标。

8 结语

桥梁工程预应力智能数控张拉施工技术有着非常明显的优势，符合安全、精度、同步、自动控制的标准，能够达到张拉施工的标准要求，可以推广应用。该技术可以消除张拉施工的质量缺陷，促进施工总体水平的提升，可以在建筑工程中广泛投入使用。