预应力施工智能张拉系统的检测

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摘要：随着预应力施工技术的发展，传统张拉必然为智能张拉所取代。智能张拉系统从出现到快速推广，反映了行业的迫切需求；但由于标准规范的缺失，智能张拉系统作为产品，其性能无从评定，质量也就无法保证。本文简述了预应力工程与施工的概况及现状，对智能张拉系统进行了简单的介绍，参考了相关的技术标准和施工规范，提出了智能张拉系统的基本使用性能和技术指标，拟定了相应的试验方案。本文考虑了预应力施工的需求和预应力产业发展的现状。本文考虑了相关试验方案的可操作性。

关键词：智能张拉系统；检测；使用性能；试验方案

引言

所谓预应力工程，就是在工程结构构件投入使用、承受外荷载之前，对受力模块中的预应力筋，施以预加的应力，从而提高构件整体的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。预应力工程的出现，充分发挥了建筑材料的使用性能，实现了建筑构件的强化、轻量化，如今已广泛应用于公路、铁路、桥梁、隧道、码头、商场、住宅等工程建设项目以及基坑支护、山体治理等各个施工领域，可以说与人们的日常生活息息相关。

所谓预应力施工，简单的讲，就是指通过张拉机具将应力施加到钢筋、钢绞线等预应力筋上，再通过预应力筋将应力传递至建筑构件中这一过程。显而易见的，这一过程的完成情况直接关系到预应力工程质量的好坏。传统的预应力施工，都是施工人员按技术人员制定的张拉工艺手动操作完成的，这就对相关人员的素质提出了较高的要求，劳动强度大，工作效率低，而且施工过程不易管理，难以监督，一旦出现问题难以查找原因，认定责任。由此，智能张拉系统应运而生，系统可按照编制输入的程序自动进行加载、保压、补压等工序步骤，同时自动采集相关数据并存档，还可实现远程数据传输和监控，在保证施工质量的同时大大提高了工作效率。目前，多个地市已明文规定必须使用智能张拉系统进行施工作业，智能张拉取代传统张拉势在必行。

作为产品质量监管部门，我们关注的问题是：智能张拉系统作为一类新产品，它的质量该如何保证？

智能张拉系统是建筑行业快速发展的衍生物，从出现到迅速推广，反映了行业的迫切需要。但是，对于这样一类重点产品，相关的规范却未及时跟进，生产流通领域缺少一个统一的标准去评定产品质量，市场上鱼龙混杂，一旦发生问题和争议，客户维权困难，企业无处说理，长此以往，必然扰乱市场，危害整个行业，也给经济建设带来严重隐患。因此，制定一部通行的智能张拉系统标准迫在眉睫。

这里就智能张拉系统的检测谈一些个人的观点。

智能张拉系统的组成

一套智能张拉系统一般由一台主泵站和一台副泵站各自搭载一台智能液压千斤顶组成（也有部分机型为一台泵站控制多台千斤顶），系统各主要设备间通过有线或无线方式连接，执行在主泵站上输入的程序。如图一：

上图为智能张拉系统的基本型式和工作示意，各企业的产品配置及客户需求各不相同，智能张拉系统还可以扩展其它附加设备和功能，如可以通过网络与计算机连接，实现远程监控和数据输出等，本文不做相关讨论。

智能张拉系统的检测

智能张拉系统要实现预想的使用性能，首先各主要设备必须符合相关标准要求，即必须先考察各智能千斤顶、智能泵站的的使用性能；这里是有成熟的标准可以借鉴的，即JG/T 319-2011《预应力用电动油泵》及JG/T 321-2011《预应力用液压千斤顶》，检验项目可参照这两个标准的出厂检验要求（如为产品鉴定应参照型式试验要求）。需要注意的是，智能泵站和智能千斤顶与普通的电动油泵和液压千斤顶是有区别的，其中最重要的一点就是加入了油压传感器和电子位移计的设计，取代了传统的压力表和量尺对张拉力和活塞伸长量进行计量和控制，这一过程贯穿了整个预应力施工工序，因此油压传感器和电子位移计的工作状态非常关键，必须通过校准/检定来保证。根据施工需要，传感器量程一般为60MPa，精度不低于±0.4%；位移计测量范围一般为0～300mm，精度不低于±0.2%F.S。

在各千斤顶、泵站基本使用性能合格的前提下，对智能张拉系统的整体使用性能必须进行全面考察。目前国内尚无通行的相关标准规范，个人认为系统的检测应尽可能模拟现场施工的情况，可以从相关的施工规范及智能张拉系统自身的特点和使用目的入手。

由GB 50204-2011《混凝土结构工程施工质量验收规范》（后简称“验收规范”）中对于预应力分项工程的相关规定可知，施工前，首先要对张拉机具（油泵、千斤顶）进行标定；智能张拉系统的标定可参照传统张拉机具的标定方法进行：将主、副泵站与其对应的千斤顶连接，分别进行标定，需要注意的是，部分型号的泵站同时具备油压传感器与压力表的设计，标定时油压值应以油压传感器示值为准。

考虑到现浇混凝土试件模拟施工的试验方案不易操作，系统测试可在试验台上进行。试验台的长度应能保证预应力筋的受力长度不小于3m，所用测力传感器不确定度不应大于1%，测量伸长值的量具不确定度不应大于0.2%。将智能张拉系统安置于试验台上。如图二：

当试验室受到场地、设备等条件的限制时，也可考虑其它试验方案。如图三：

检测各部分连接，确认无误后开机。系统应设置操作权限，保证专人专机使用；应能自由切换手动/自动模式；应能选择单机或联机运行（本文仅讨论联机运行模式）。进入主泵站操作界面：界面应尽量简洁清晰，操作灵敏；参数设置界面应设置操作权限，保证数据不会被随意更改；工序流程设置界面（分级张拉、保压、补张等）应契合当前相关施工规范的要求；应能设置油压超压保护和伸长超长保护的限制值；目前的预应力施工一般按“验收规范”的要求，以预应力筋的伸长值来校验张拉效果，即“实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许误差为±6%”，操作界面中应能进行相关设置以使智能张拉系统自动完成校验。

设置完毕后开始张拉，系统应能按既定的程序运行；两侧张拉应同步，张拉应力、保压时间与设定一致；分级张拉的每个压力级别保压时，观察力传感器示值并与理论计算值进行比对，应保证张拉应力的精度控制在2%以内；预应力筋的伸长一般以千斤顶活塞的伸长量来考察，通常取0.2P（P为设计张拉力）为计算伸长的起点，当张拉力达到规定值时，考察系统是否能自动校验伸长：当实际伸长值超出允许的误差临界值时，系统应暂停运行并于操作界面上作出相应提示；当油压或伸长值超过保护限制值时，系统应自动停机并作出相应提示，并且在相关参数回落到限制范围内之前拒绝继续操作。

智能张拉相对于传统张拉的一个重大进步就是在张拉过程中能同步记录重要数据并完整的保存于系统中，事后我们可以根据需要调用这些数据，复现张拉过程。这种可追溯性是实现预应力施工有效监管的关键，因此数据的贮存也是考察智能张拉系统使用性能的一个重点。智能张拉系统应能真实、完整的保留整个张拉过程的重要数据，在方便取用的同时，确保数据不会被人为的修改、删除或增补；考虑到工地实际施工时的复杂情况和不可预见的偶然因素，智能张拉系统应具备断电保护功能，保证在张拉过程中意外断电时系统不会丢失数据；用电恢复后系统能继续完成张拉作业。

以上是个人对智能张拉系统检测的一些浅见，此类产品目前仍处于快速的发展完善中，本文仅是从预应力施工的基本需要出发讨论其应具备的使用性能和相应的检测方法；此类产品仍有很大的提升空间，必将朝着更为智能化、人性化的方向发展。

参考文献：

中华人民共和国国家标准 GB 50204-2011 《混凝土结构工程施工质量验收规范》

中华人民共和国国家标准 GB/T 14370-2007 《预应力筋用锚具、夹具和连接器》

中华人民共和国建筑工业行业标准 JG/T 319-2011 《预应力用电动油泵》

中华人民共和国建筑工业行业标准 JG/T 321-2011 《预应力用液压千斤顶》

作者简介：

曾宪侃，男，湖南常宁人，1978年12月生，现任广西预应力机具产品质量监督检验中心副主任，工程师，主要研究方向：建材新产品及其检验检测方法。