談智能張拉系統對提高橋梁耐久性的作用

李宏利

(山西省交通建設工程監理總公司，山西太原 030012)

0 引言

橋梁是為了跨越山谷、道路、水體或其他障礙物而建造的一種結構，來提供跨越這些障礙的通路。上部結構主要承受汽車或其他車輛運輸荷載的是預制箱梁或T形梁體，怎樣提高梁體的承載能力和保證預應力系統的耐久性是影響到整個橋梁結構安全的重要因素。

人們為了改善橋梁梁體在工作狀態下的工作性能、提高其強度，在使用前給梁體預先施加的永久性內應力，稱為預應力。橋梁工程中預應力筋的加工和張拉，在現行《公路工程質量檢驗評定標準》的建設項目工程劃分中，列為橋梁工程分項工程的主要工程。由此可見預應力施工質量的好壞直接關系到橋梁工程的結構安全和橋梁在運營后的使用壽命。

從20世紀90年代開始，橋梁預制梁施工更多采用了后張法施工，即先進行梁體混凝土澆筑，然后再給梁體施工加一定的預應力并在預應力管道中灌注水泥漿，使其成為一個結構整體。一般預應力張拉程序是安裝好千斤頂→從0應力開始→初應力→設計應力并持荷5 min→卸荷。

在目前工程施工中，傳統的預應力張拉施工多采用傳統方法，施工時先按照計量監督部門出具的千斤頂標定證書的數據計算出張拉需要控制的初始應力、設計應力所對應的壓力表讀數，按照計算的數據進行張拉過程應力控制。由于壓力表的讀數精度問題，使張拉過程中各階段應力控制的精度難以達到，同時，由于施工人員能力及責任心等因素，更進一步影響到張拉過程的質量控制。在對伸長量的量測時，也存在人為量測不準確、不及時等問題，為預應力施工質量留下隱患。

通過對多座預應力橋梁的檢測和調查發現，橋梁結構安全性問題主要原因之一是橋梁梁體預應力張拉施工不規范，有效預應力不足，缺少有效的質量控制手段，導致橋梁的使用壽命嚴重縮短，不少橋梁因為預應力施工不合格，被迫提前進行加固。如何改進傳統的張拉工藝，能夠精確的對梁體施加預應力，減少施工過程中的人為因素，確保橋梁預應力施工的質量，就成了當前橋梁施工急需解決的問題。

本文以山西省岢臨高速公路部分標段的橋梁施工為例，對智能張拉施工工藝的優點進行闡述。在本項目橋梁施工中，業主為了工程需要，引進了智能張拉工藝對橋梁工程預制箱梁、T梁進行預應力張拉施工。該技術采用了計算機智能控制技術，實現了張拉過程一鍵控制，自動操作，對張拉過程的各個環節的應力進行精準控制，嚴格按照施工技術規范的要求進行施工，并實現了自動采集數據、及時糾錯、應力損失及時補充，切實有效的提高梁體的施工質量，為橋梁的結構安全性和耐久性提供了保障。同時，由于張拉過程中的全自動控制，大大減少了施工管理和監控的工作強度。預應力張拉程控系統見圖1。

圖1 預應力張拉程控系統

預應力智能張拉的優點主要體現在以下幾個方面。

1 操作方便、簡單

操作前，先在計算機內輸入需要張拉的箱梁的基本數據，如梁體梁號、梁型、孔道等，并校核張拉力目標值及伸長量值。操作時，只需按下按鍵，張拉過程全自動完成，無需配備專業技術人員，即使是工地上文化素質不高的普工也能夠輕松操作。

2 自動故障檢測

針對張拉過程中可能會出現的問題，對使用過程中的傳感器故障、錯誤操作引起的超行程或超張拉力等，都會通過故障提示功能進行顯示，并且故障不解決、不開機，以保證使用過程中的安全和準確。

3 自動平衡緩釋泄壓技術，防止滑束、避免沖擊夾片

最新的預應力智能張拉系統可使千斤頂張拉完成后緩慢卸壓，從而保證預應力從工具錨更穩定的過渡到工作錨具上，尤其在卸壓過程中通過緩釋泄壓技術避免了對工作夾片的沖擊，防止出現滑束，該方法已于2012年在山西岢臨高速公路沿線多個梁場獲得認可。

4 同步計算，及時補充，保證張拉應力數據準確

智能張拉系統通過壓力傳感器采集千斤頂內油壓，并將信息同步傳送至計算機，計算機再根據千斤頂的標定參數，換算成拉力值，同時將信息同步傳送至張拉設備(油泵)，從而實現張拉力及加載速度的精準控制，并能自動補充應力(即當張拉力下降1%時，系統自動補拉至規定值)。通過計算機控制系統，將施工時張拉應力的誤差范圍從傳統工藝的10%～15%縮小到±1%。

5 及時校核伸長量，實現“雙控”

智能張拉系統通過位移傳感器采集鋼絞線的伸長量和回縮量信息，同步傳送至計算機，由計算機自動計算伸長量，并及時判定伸長量是否在規范規定±6%范圍內，如超出該規范，計算會發出警示，提醒施工人員出現異常，及時查找原因，從而實現了張拉應力與伸長量的同步“雙控”。

6 兩端對稱同步張拉，減少對梁體的損害

由于梁體單端張拉會造成梁體內應力分布不均衡，應力損失較大，不同步張拉會對梁體造成扭曲等危害，智能張拉系統通過一臺計算機控制兩臺或多臺千斤頂，同時，對稱對梁體施加張拉應力，實現梁體“兩端對稱同步張拉”，避免了由于張拉過程操作不規范對梁體造成的危害。

7 自動控制操作，規范張拉過程

智能張拉系統通過計算機控制，實現張拉過程中自動控制，減少了傳統工藝中人為操作的誤差及施工人員責任心不強等因素的影響，對張拉過程中的應力控制停頓點、加載速度、持荷時間等參數進行自動控制，規范了張拉過程，保證了有效預應力符合設計要求。

8 隨時監控，減輕監管工作強度

智能張拉系統通過網絡傳輸技術，為業主單位、監理單位、施工單位創建了一個共同的平臺，可隨時隨地進行監控，打破了地域的限制，使三方都能夠及時掌控預制梁預應力施工質量情況，實現了“跟蹤監控、及時糾錯”。同時，由于智能張拉系統實現了自動采集數據，杜絕了人為造假，數據不可靠的可能性，為進行科學研究和質量分析提供了真實的數據。

為適應新時期公路橋梁工程建設發展要求，JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范簡稱《新橋規》，在2011年8月1日起開始實施，《新橋規》中采用了大量的新技術、新方法、新工藝、新材料、新理念。對公路橋梁建設將起到更好的行業技術指導作用，有助于提高公路橋梁建設的技術水平和施工工藝水平。

9 結語

橋梁智能張拉系統是隨著技術的進步和為提高橋梁結構安全和使用耐久性，應運而生的一種新型的施工控制技術，其在施工質量的關鍵工序控制中所起到的作用已不容忽視，該技術的全面推廣必將全面提升我國橋梁的安全使用性能。

［1］ JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范［S］.