智能张拉系统在预制箱梁施工中的应用

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摘要：宁天城际轨道交通一期工程TA02标预制箱梁施工采用智能张拉系统，实现了张拉全过程智能控制，解决传统张拉施工中误差大、精度低等问题，有效控制施工质量，节约施工成本。

关键词：预制箱梁智能张拉预应力

中图分类号： C35 文献标识码： A

1 引言

传统预应力施工中采用人工操作，会出现人为因素不可控制、同步精度无法保证、有效预应力难以满足设计要求等现象，影响预应力施工质量，严重时会危害桥梁结构安全。为了确保桥梁预应力施工质量符合设计和规范要求，宁天城际轨道交通一期工程TA02标采用智能张拉系统进行预制箱梁预应力施工，实现了张拉全过程智能控制。基本上消除了人工张拉中测量精度较低，容易引发人员伤害安全事故等存在的问题，减少人为等因素的影响。

2 工程概况

宁天城际轨道交通一期工程TA02标起止里程为K03+475.966～K12+478.374，全长9002.408m，标段内共有预制箱梁476片（其中24m梁12片、25m梁58片、30m梁362片、32m梁40片）。箱梁预应力均采用后张法施工，预应力筋采用1860MPa高强低松弛预应力钢绞线，直径为15.20mm，弹性模量Ep＝1.95×105MPa，预应力管道采用圆形塑料波纹管。

3 智能张拉系统简介

预应力智能张拉系统主要由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、自带无线网卡的笔记本电脑、高压油管等组成。详见图1、2。

图1智能张拉系统平台

图2智能张拉仪与千斤顶

启动智能张拉系统平台界面，输入待进行张拉的梁体、千斤顶等相关信息，包括项目名称、施工单位、监理单位、各千斤顶线性关系、钢绞线物理性能等。并将智能张拉仪与计算机通过wifi进行连接。待各项准备工作做好后启动张拉，智能张拉系统会自动完成读取梁体参数，计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，位移传杆器测量伸长量，无线采集油压与位移信息，生成预应力张拉记录表等一系列操作，系统会对整个张拉过程进行全面掌控。如有不符合质量要求，系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，以便查找原因。

4 智能张拉施工工艺

⑴设备安装

①先安装工作锚板，限位板，再安装专用千斤顶，最后安装工具锚板。安装工作锚板时需注意与波纹管严格对中，工作锚板平面与管道垂直。夹片与锚圈锥孔不应粘附泥浆或其它杂物，且不允许锈蚀，若有轻微浮锈，应彻底清除，并打紧工具锚板处夹片。

②连接千斤顶油管，接油表，接通油泵电源。

③开动油泵，将千斤顶活塞来回打出几次，以排出可能残存于千斤顶缸体中的空气。

⑵智能张拉

①在计算机上启动智能张拉操作系统后，通过wifi与智能张拉仪进行连接。

②智能张拉仪通过张拉操作系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉。张拉顺序遵循均匀对称，偏心荷载小的原则，以确保结构及构件受力均匀，张拉过程中不产生扭转、侧弯，防止混凝土产生超应力、过大的附加应力与变形。此外，安排张拉顺序还应考虑到尽量减少张拉设备来回移动次数。

③油泵供油给千斤顶张拉油缸，按三级加载过程依次上升油压，分级方式为10%(初应力即计算伸长值的起点),20%、100%。

④张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的活塞伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差。

⑤张拉时智能张拉系统自动控制千斤顶加载速度，确保给油平稳，持荷稳定。加载至控制应力的10%、20%时分别持荷30S，达到100%控制应力时持荷5min，在持荷过程中出现卸压时，智能张拉仪会自动进油补拉，使得持荷过程中始终维持控制应力。

⑥张拉过程中，系统将自动校核测量数据，当实际伸长值与理论伸长值相差大于正负6%时系统将自动报警，停止张拉。待查明原因，排除问题后，方可进行下一步的工作；当张拉过程中出现两端伸长量差值超过3cm时，智能张拉仪会自动将伸长量过长一端暂停，等待另一端。当两端基本处理平衡再同时进行张拉。

5 智能张拉系统优势

⑴预应力智能张拉系统可以通过计算机监控预应力张拉的整个过程，具有准确、自动、同步等特点，同时还具有能够管理监控功能，它可以规范整个施工过程。

⑵智能张拉系统可以对多组千斤顶进行张拉控制，能够实现多个千斤顶同时作业，提高作业效率，降低人工成本。

⑶传统人工张拉工艺，张拉力偏差值范围一般会在±15%左右，智能张拉系统通过传感器回馈对油泵实时监控，可以使张拉力偏差值控制在±1%左右，有效提高工程质量。

⑷预应力智能张拉系统通过位移传感器的实时监控量测伸长量，可以大幅提高传统人工钢尺测量的精确度。智能张拉过程中，当张拉应力达到设计要求时，系统会自动精确获取伸长量。

⑸预应力智能张拉系统能够自动掌控整个预应力施工过程，加载速率、规范停顿点、持荷时间等各种控制因素得到有效保证。同时如果持荷过程中应力下降，智能系统会自动补充应力，从而使整个张拉过程保持稳定、可控状态。

⑹预应力智能张拉系统可以使张拉过程的数据实时记录，真实可信，张拉过程可回查，有效规避人为虚假数据。

⑺另外由于整个张拉过程通过电脑智能控制，人员可以远离施工危险区域，使得张拉作业安全隐患大幅降低。

6 应用前景分析

预应力智能张拉控制系统为科学规范预应力施工方面提供了巨大的便利，它是一种有效提高工程建造效率、保证工程质量、确保施工安全的新型工程控制手段，它可以有效满足工程建设实际需要，在工程建设监控中应用前景广泛。

7 结语

通过在宁天城际一期工程TA02标476片箱梁预制施工中运用预应力智能张拉系统，从张拉数据结果显示，张拉施工效果明显，最大延伸量误差在2%以内，实际伸长量与理论伸长量相差绝对值不到2毫米。基本杜绝了人工对张拉施工的影响，保证了桥梁预应力的质量。相比之下，传统张拉依靠施工人员手动操作方向阀，实现方向的切换的施工方法，人工量测伸长值，无法有效对预应力钢绞线的承受张拉力以及张拉长度进行实时监控。

智能张拉系统自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等。全程无需人工干预，且对错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程实行控制。操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境，大幅度的改变了传统施工的弊端，有效提高了施工的精确度。

预应力智能张拉系统在宁天城际箱梁预制过程中的应用，不仅降低了施工中人为因素的影响，减少了张拉施工的误差，节约了成本，提升了施工质量，而且真正意义上提高了张拉施工质量，保证了桥梁结构安全和耐久性。

预应力智能张拉系统在宁天城际箱梁预制过程中的应用，使得宁天城际一期工程TA02标梁场获得了业主、监理、轨道站的一致好评，为项目部赢得了南京市及江苏省两级安全文明标准化工地的称号。

【参考文献】：

[1]王继承，桥梁预应力及索力张拉测控技术.人民交通出版社,2010(4)

[2]朱新实，刘效尧.预应力技术及材料设备(第二版)[M].北京:人民交通出版社,2005

[3]吴涛，桥梁预应力张拉精细化智能控制技术及关键设备研究，2010.11