智能數控張拉在橋梁預應力施工中的應用

席文斌

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

在如今的橋梁道路建設中，預應力鋼材被廣泛應用，預應力鋼材的施工質量是預應力構件質量好壞的關鍵，會直接影響結構的耐久性，然而傳統張拉工藝完全依靠人工操作與控制、施工過程監控難度較大，張拉質量難以控制;智能數控張拉系統采用全計算機控制，克服了傳統張拉工藝人為的影響因素。

傳統張拉工藝存在預應力施加隨意性大，兩邊張拉人員主要靠人工看表及人工喊停，難以做到同步張拉以及張拉力控制、持荷時間、伸長量量測等人為控制，造成監管困難等諸多弊端。尤其是現代施工企業是純技術管理的企業，施工操作基本全部是由勞務派遣公司或農民工完成，專業性不強、職業素質普遍不高，施工過程極易出現加載速度及放張速度過快，易導致預應力損失過大;持荷時間短，控制張拉力達不到穩定也不補張拉即錨固，有效預應力偏小，會導致結構過早出現裂縫;采用人工鋼尺測量，丈量不準確或不丈量，達不到規范規定“雙控”;由于人為因素影響導致工程質量不穩定等問題。

1 智能張拉系統的特點

智能數控張拉系統通過計算機實現全過程計算機自動控制張拉力大小、加載速度、持荷時間、放張速度，大大提高了張拉控制的精度和穩定性，保證了預應力張拉質量。

智能數控張拉系統主要由泵站、千斤頂及計算機控制中心三部分組成。千斤頂配置有位移傳感器;主要用來記錄張拉過程中千斤頂活塞伸縮的實際變化量。泵站系統分主泵站、副泵站，為該系統的動力源，主要完成泵站的起動、調壓、卸荷及故障報警等功能;泵站系統主要由電機、泵組、濾油器、溢流閥、集成閥塊、液位液顯計、溫度計、空氣濾清器、耐震壓力表、高壓油管、壓力傳感器、變頻器、電器元件柜及相關控制線纜組成;電器元件柜內安裝有CPU 控制單元、開關量、模擬量、采集模塊等。程序控制系統將泵站系統的壓力傳感器、位移傳感器及泵站電器元件開關量、模擬量采集并根據采集到的信息加以運算處理，實現電磁閥動作控制及泵站的流量控制，保持主泵與副泵高度同步，實現了參數設置、配方管理、控制操作、完成報表等功能。

智能數控張拉系統具有自動傳輸和存儲功能，張拉過程中可以通過通訊接口以無線方式自動上傳張拉力和伸長值的變化曲線，張拉完成自動上傳張拉結果，張拉管理計算機還可以將張拉過程曲線和張拉結果通過網絡上報到上一級管理部門，同時張拉數據可通過現場專用存儲器進行實時數據存儲，梁場信息管理系統也可以進行本地記錄保存，以便查閱。智能數控張拉系統還具有遠程監控功能，方便質量管理，提高管理效率，管理人員可以通過互聯網查看張拉數據，并對張拉過程中的數據進行審核。

智能數控張拉系統計算機自動控制放張速度，保證緩慢卸載，使預應力筋的錨固點從工具錨緩慢平穩過渡到工作錨，保證預應力筋的錨固在張拉控制應力處于穩定狀態下進行，避免了因放張速度過快造成的應力損失過大以及對工作夾片的沖擊損傷，從而保證了預應力筋的張拉力和防止出現滑絲滑束現象。

智能數控張拉系統操作簡單，張拉技術管理人員只需將構件編號、預應力筋編號、張拉控制數據及伸長量校核值等技術控制數據輸入計算機，按下開始鍵，就可全自動完成全部張拉過程;對于沒有具體操作經驗的人員通過簡單培訓，就可進行操作。

智能數控張拉系統可以通過標準測力系統對系統張拉力進行標定;張拉過程中，智能數控張拉系統通過傳感器可以對預應力筋伸長情況實時收集，自動計算張拉伸長值，并校核張拉伸長值與理論伸長值的差值是否符合設計或規范規定。

智能數控張拉系統可由一臺計算機同時控制兩臺以上千斤頂，曲線預應力筋采用兩端張拉時，可實現兩端千斤頂同時升降壓張拉、伸長值量測同步進行，可滿足不同條件下的張拉要求。

智能數控張拉系統具有故障自動檢測功能，對油泵、千斤頂、傳感器等設備故障以及誤操作引起的故障進行及時提醒，并可自動停止工作，最大限度的保證了使用過程中的安全。

智能數控張拉系統預應力施加通過計算機控制和伸長量自動量測，保證了初應力各張拉階段的預應力值的精確和實際伸長值的量測精度;張拉力大小、加載速度、持荷時間、放張速度根據設計及規范要求提前輸入計算機，通過計算機進行智能控制，完全不受人為、環境因素影響，保證了張拉質量的穩定。

2 智能數控張拉方法

智能數控張拉方法是首先給系統計算機輸入橋梁類型和橋梁位置，并輸入橋梁編號和臺座編號及所要張拉鋼束的設計張拉力值、初應力值及理論伸長值等張拉工藝參數。再次選擇需要張拉的梁型和類型，確定梁號、梁型、臺座號，確定需要張拉的鋼束進入張拉控制界面;等待千斤頂安裝完畢后即可開始張拉。

張拉過程包括四個階段，第一個張拉控制階段，先張拉調整到初應力，初應力已提前輸入計算機中，一般為張拉控制應力的10%～25%，張拉到初應力后，系統自動持荷、記錄實際張拉力和油缸伸長值;千斤頂操作手測量工具夾片外露量并記錄。第二個張拉控制階段，張拉力達到初應力值的2 倍時，系統自動記錄實際張拉力和油缸伸長值。第三個張拉控制階段，張拉力達到設計張拉力值的1 倍～1.05 倍，設計張拉力根據預應力類型及規范確定，并提前輸入計算機中作為施工控制張拉力值;張拉力達到施工控制張拉力值后，系統自動持荷5 min，持荷計時完成后補壓使張拉力達到施工控制張拉力值，記錄實際張拉力和油缸伸長值;千斤頂操作手測量工具夾片外露量并記錄;第四個階段是錨固階段，系統自動控制卸荷錨固，千斤頂回頂;卸除工具錨及千斤頂，千斤頂操作手測量工作錨夾片的外露量并記錄，本組預應力筋張拉結束;進行下一組預應力筋張拉。張拉結束后，可以對張拉結果數據進行查詢與導出。

張拉過程各階段控制要點:第一個張拉階段應力為使預應力筋從松弛狀態達到受力狀態，消除伸長值測量誤差，并使同束各根預應力筋受力趨于一致。當預應力筋張拉達到設定目標值時，持荷，同時松開千斤頂吊繩。自動記錄油缸伸長值，測量并記錄工具夾片外露量。第二個張拉控制階段:自動控制升壓速度，平穩升壓，自動平衡同一束預應力筋兩端張拉力值及油缸伸長值。當張拉力接近設定目標值時自動減緩升壓速度，精確控制，直到達到設定值，持荷，同時自動記錄油缸伸長值，測量并記錄工具夾片外露量。第三個張拉控制階段:自動控制油泵繼續張拉，控制升壓速度，平穩升壓，自動平衡同一束預應力筋兩端張拉力值及油缸伸長值，當張拉力接近設定目標值時自動減緩升壓速度，精確控制，直到達到設定目標值;持荷階段時間不應少于5 min，系統自動補壓、記錄油缸伸長值，測量并記錄工具夾片外露量。控制緩釋系統自動緩慢卸荷錨固，系統自動控制千斤頂回頂，卸除工具錨及千斤頂，并在預應力筋上用筆劃出標記，觀察24 h 再次測量，以判斷是否存在滑絲斷絲情況。

3 結語

使用智能數控張拉可以消除人為因素，使預應力施工質量穩定性得到了進一步提高，確保了公路工程建設質量，達到預應力施工“工序科學、工藝規范、技術先進、質量優良、作業安全、施工文明環保、管理有效”的目的。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］.

［2］王 欣.預應力智能張拉壓漿系統在施工中的應用［J］.山西建筑，2012，38(20) :182-183.

［3］JTG F80/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準［S］.