T梁預應力智能張拉精細化施工工藝及施工控制

■　楊夏（中交第三航務工程局有限公司廈門分公司，廈門　361000）

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T梁預應力智能張拉精細化施工工藝及施工控制

■楊夏
（中交第三航務工程局有限公司廈門分公司，廈門361000）

摘要福建省高速公路橋梁工程的預應力施工采用智能張拉能夠解決傳統張拉中存在的問題，能夠有效的控制施工質量、規范施工、節約成本，正在工程應用中大力完善和推廣。本文依托廈沙高速公路三明段A2合同段標段內1號梁場內的盧平1號大橋40m預應力T梁施工為背景，采用橋梁預應力智能張拉精細化施工技術，對預應力張拉實時全程跟蹤、智能控制、及時糾錯，解決了人工張拉中測量精度較低、人員安全事故易發等問題，減少了環境與人為等因素的影響，切實有效的控制了錨下預應力的大小。本文所提改進施工工藝和規范張拉過程，提高了預應力施工質量，保證了橋梁結構安全和耐久性，降低了橋梁施工成本。

關鍵詞T梁預應力智能張拉施工工藝質量控制

0　引言

大量在役的預應力橋梁調查和檢測結果表明，預應力橋梁質量隱患主要來源于預應力張拉施工不規范和缺乏有效的質量控制手段。如何改進和細化施工技術使預應力張拉能有效地完成，如何對整個橋梁預應力工程加以控制，已經成為亟待解決的重要問題。然而，傳統的預應力張拉控制方法由于受到監測手段的限制，其同步精度根本無法保證。張拉中持荷時間不充分，使得預應力筋回縮、錨具變形等原因引起較大的預應力損失，嚴重影響有效預應力的建立。如何嚴格控制有效預應力的大小及其不均勻度，確保橋梁預應力張拉施工質量符合設計和規范要求，是解決當前因施工不當而造成橋梁預應力病害問題的最有效、最直接的方法，具有重大的現實意義。

1　工程概況

盧平1號大橋全橋共2聯：4×40m+3×40m，本橋中線樁號為K119+310.75，全橋長287.5m，雙向四車道。平面分別位于緩和曲線（起始樁號K199+165.5，終止樁號K206.366）、緩和曲線（起始樁號K119+206.366，終止樁號K119+366.366，左偏）和圓曲線（起始樁號K119+366.366，終止樁號K119+454.5，左偏）上，縱斷面位于R=13000m的豎曲線上。主橋上部采用預應力混凝土連續T梁，先簡支后結構連續，按全預應力構件設計。全橋共70片40mT梁，其中中跨中梁18片、中跨邊梁12片、邊跨中梁24片、邊跨中梁16片。梁間距2.4m，標準預制梁長中跨為39.2m，邊跨為39.52m。主梁采用C50混凝土，采用高強低松弛預應力鋼絞線，其抗拉強度標準值fpk=1 860MPa，直徑為15．20mm，面積為139．0mm2，彈性模量Ep=1．95×105MPa。預制T梁正彎矩鋼束采用15－8型、15－9型系列錨具及其配件，預應力管道采用圓形金屬波紋管；預制梁在墩頂處的負彎矩鋼束采用BM15－4型扁錨及其配件，管道采用扁形金屬波紋管。

2　智能張拉系統及工作原理

橋梁預應力張拉智能控制系統主要組成部分有：（1）智能張拉系統平臺；（2）GDZL-2-2-M系列智能張拉儀；（3）專用千斤頂組成，如圖1所示。

圖1　預應力張拉智能控制系統

施工時根據系統預先設定的賬號、角色和使用權限，通過智能張拉系統平臺，輸入申請張拉的梁板編號，即可提取張拉要素。在填寫相關信息之后，提交張拉申請，系統將通過計算系統自動計算張拉力和伸長值控制值，一切張拉準備就緒，經由監理單位審核批準后，施工單位啟動“張拉施工控制”智能張拉系統平臺界面。由GDZL-2-2-M智能張系統輸出液壓油量控制信息，通過專用千斤頂液壓終端來達到智能控制張拉的目的。張拉完成后數據自動上傳，通過智能張拉平臺系統，施工單位、監理、業主可以根據預先設定的用戶權限登錄平臺系統，對整個張拉進度、延伸率、起拱度等過程進行全面控制了解。如有不符合質量要求，系統將及時預警，并提供預應力張拉控制“平均張拉力”和“理論伸長量”分析指標，分析原因，及時積累數據，還可原張拉過程，積累工程經驗。核心是在預應力張拉控制和施工技術總結的基礎上，通過計算機來控制張拉施工過程，完全改變了傳統的通過人工來操縱油泵進行張拉操作，真正地實現了張拉的同步性控制。

該智能張拉系統與傳統張拉方式相比，能夠使業主、監理、施工單位、檢測單位在通過互聯網在同一個平臺上進行數據交流，突破了地域的限制，實現質量管理的嚴密性。

3　智能張拉施工工藝

3.1張拉設備安裝

在張拉作業之前，相關技術人員和監理人員對構件進行檢驗，其檢驗結果符合質量標準要求方可進行張拉。經平臺系統監理單位審核批準后，張拉控制系統才能啟動。根據此設備的使用說明及要求，現場施工作業人員開始收編穿索、穿索、安裝千斤頂（工作錨及夾片）等施工程序，具體安裝程序如下：

（1）安裝限位板，限位板有止口與錨板定位。

（2）安裝專用千斤頂，千斤頂止口應對準限位板，如圖2所示。

（3）安裝工具錨，應與前端張拉端錨具對正，使孔位排列一致，不得使鋼絞線在千斤頂的穿心孔發生交叉，以免張拉時出現失錨事故，工具錨夾片均勻涂退錨靈。

（4）連千斤頂油管，接油表，接油泵電源。

（5）開動油泵，將千斤頂活塞來回打出幾次，排出可能殘存于千斤頂缸體中的空氣。

3.2智能張拉

（1）啟動張拉智能平臺系統后，現場操作人員、監理員現場攝像，由現場操作人員啟動張拉程序。

智能張拉平臺系統發出信號，傳遞給GDZL-2-2-M智能張拉儀張拉系統，通過張拉系統控制專用千斤頂按預先系統編制的張拉順序進行對稱均衡張拉。

圖2　千斤頂現場安裝相片

（2）油泵供油給千斤頂張拉油缸，按五級加載過程依次上升油壓，分級方式為10％（初應力即計算伸長值的起點），20％、40％、60％、80％、100％。

（3）張拉過程中智能張拉平臺系統對每一級進行測量和記錄，測量每一級張拉后的活塞伸長值的讀數，并隨時檢查伸長值與計算值的偏差。

（4）張拉時，通過智能張拉系統平臺和GDZL-2-2-M智能張拉系統控制好專用千斤頂加載速度，確保給油平穩，持荷穩定，如圖3所示。

圖3　智能張拉系統張拉信息表

（5）張拉過程中，系統將自動校核測量數據，當實際伸長值與理論伸長值相差大于正負6％時系統將自動報警，停止張拉。待查明原因，排除問題后，方可進行下一步的工作。

3.3梁張拉實例

根據工程現場T梁預應力張拉實驗和張拉結果為依托，40mT梁預應力張拉的主要順序為：50％N2→50％N3→N1Z→N1Y→100％N2→100％N3→N4，鋼束布置如圖4所示。

圖4　錨固端預應力鋼束布置圖（單位：mm）

智能張拉過程中，各鋼束受力及伸長量與時間的關系，如圖5～圖11所示。

圖5　50％N2張拉圖

圖6　50％N3張拉圖

圖7　N1z張拉圖

圖8　N1y張拉圖

圖9　100％N2張拉圖

圖10　100％N3張拉圖

圖11　N4張拉圖

圖5～圖11中的壓力/時間曲線的藍色線表示T梁小里程端的張拉力，紅色線表示大里程端的。圖中兩條曲線隨時間變化基本重合，說明智能張拉設備能夠減少傳統工藝梁兩端張拉力不同步的缺點，確保張拉力同步。伸長值/時間曲線的結果亦然。

通過在盧平1號大橋共70片40 m T梁施工中，運用T梁預應力智能張拉精細化施工工藝及施工控制方案，從已完工的70片梁板張拉數據結果顯示，張拉施工效果明顯，最高延伸量誤差均在規范要求的±6％以內，大部分誤差均在±2％以內，如圖12所示。基本杜絕了人工對張拉施工的影響，保證了橋梁預應力的質量。相比之下，傳統張拉依靠施工人員手動操作方向閥，實現方向切換的施工方法，人工量測伸長值，無法有效對預應力鋼絞線的承受張拉力以及張拉長度進行實時監控。智能張拉系統自動讀取梁板參數，智能計算張拉過程的壓力值，無線控制油泵的進退油，實時無線采集油壓與位移信息，自動生成預應力張拉記錄表等。全程無需人工干預，且對錯誤糾正、數據同步、張拉申核等張拉過程實行控制。操作簡單，界面人性化，適應各種施工場地環境，大幅度的改變了傳統施工的弊端，有效提高了施工的精確度（精度1％）。

圖12　盧平1號大橋預制T梁伸長值偏差率分布圖

4　智能張拉精細化施工控制

由于預應力混凝土結構施工工藝較復雜、技術難度大，預應力施工無法直觀地檢查其質量，在質量認證中屬于很難檢查其結果的特殊控制過程。只有通過控制其過程包括控制預應力材料、設備、施工人員、施工工藝等來控制施工質量。關于這方面的預應力張拉質量控制方法在許多技術規范、操作規程、施工手則中有很詳細的要求，這里就不贅述了，現就結合項目實際張拉情況簡要總結幾點質量安全控制要點。

4.1張拉順序控制

（1）張拉順序遵循均勻對稱，偏心荷載小的原則，以確保結構及構件受力均勻，張拉過程中不產生扭轉、側彎，防止混凝土產生超應力、過大的附加應力與變形。此外，安排張拉順序還應考慮到盡量減少張拉設備來回移動次數。

（2）對于T梁橫向兩束并排，應嚴格按照設計張拉順序施工，盡量做到橫向對稱，避免橫向產生偏心造成平彎開裂現象。

4.2張拉質量控制

（1）施工中要嚴格執行梳編穿束工藝，以防索力不均度，鋼絞線穿束時相互纏繞。

（2）限位板應將寫有對應使用規格數字的面對準工作錨板安裝，安裝后保證工作錨板在錨墊板止口內。

（3）保證限位板、千斤頂、工具錨板同軸。

（4）張拉控制力達到穩定后方可錨固，夾片相互間錯位不宜大于2mm，露出錨具外高度不應大于4 mm。

（5）工具錨板錐孔、工具夾片應經常涂潤滑劑。

4.3張拉安全控制

（1）張拉現場應有明顯標志，與工作無關的人員嚴禁入內。

（2）作業應由專人負責現場指揮。

（3）專用千斤頂支架必須與梁端墊板接觸良好，位置正直對稱，嚴禁多加墊塊，以防支架不穩或受力不勻傾到傷人。

（4）已張拉完，而未壓漿的梁，嚴禁劇烈震動。以防止預應力筋斷裂或錨具崩開而釀成重大事故。

5　結語

廈沙高速公路A2合同段盧平1號大橋T梁預應力智能張拉精細化施工工藝及施工控制的成功實施，在預應力智能張拉施工中積累了寶貴經驗，不僅降低了施工中人為因素的影響，減少了張拉施工的誤差，節約了投資，提高了T梁施工質量，而且真正意義上提高了張拉施工質量，保證了橋梁結構安全和耐久性，大大地降低了橋梁施工期成本。目前標段內其余橋梁T梁預制均使用該工藝，從目前已經施工完成的T梁張拉數據來看，取得了很好的效果。

參考文獻

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［4］JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范.北京：人民交通出版社，2011.

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