智能張拉系統在預制箱梁中的應用

蔡清愉

摘 要：預應力張拉是橋梁工程施工的重要組成部分，智能張拉系統可以有效地減少人工張拉中存在的問題，提高施工效率和施工質量，在技術和經濟方面都值得推廣。本文就智能張拉系統在預制箱梁中的運用進行研究和分析。

關鍵詞：箱粱；預應力；智能張拉。

1 工程概況

泉州灣跨海大橋工程是福建省重點工程，起于晉江南塘，與泉州市環城高速晉石段相接，在石獅蚶江跨越泉州灣，經惠安秀涂、張坂，終于塔埔與泉州市環城高速公路南惠支線相接。其中A5合同段，杏坑分離立交、濱海路大橋和惠南特大橋（部分）采用預制安裝箱梁工藝，共有480片30m后張法預制箱梁。為了避免人工張拉時測量不準確，未及時校核，未實現“ 雙控”，為提高張拉效率，保證張拉質量，本工程引進了智能張拉施工工藝，本文將對此工藝進行論述。

2 智能張拉系統

本工程引進的智能張拉設備采用湖南省湖南聯智橋隧技術有限公司生產的LZ-5901橋梁預應力智能張拉系統，就預制箱梁縱向預應力鋼絞線束用智能張拉系統進行張拉。 LZ-5901預應力智能張拉系統主要由預應力智能張拉儀、智能千斤頂、自帶無線網卡的筆計本電腦、高壓油管等組成，所有預應力施工數據參數輸入到聯智橋隧預應力張拉系統軟件中，利用無線網絡連接直接操縱張拉，全程數據采用電腦微機記錄。

2.1 系統設備

預應力智能張拉系統油泵為超高壓動力輸出裝置，為張拉千斤頂提供可靠、穩定的提升動力，具有提升、保壓、回程等功能。該設備能夠精準的實現程序設定的命令，通過無線通訊接口與計算機進行數據交換；智能千斤頂采用新型密封件，高壓自增強油缸強度，并且自身附帶電子位移傳感器，用于千斤頂內杠伸長量的測試，同時自身附帶高精度壓力傳感器，能精準測量千斤頂輸出的力值；本系統采用局域網WIFI連接計算機與智能張拉儀，利用計算機自帶的無線網卡，有效操控距離達到200m，性能可靠；油管包括進油管、回油管，構成千斤頂提升、回程的油路。

2.2 系統特點

該智能張拉系統能精確控制張拉力值大小，精確測量預應力筋伸長量，實現自動補張，自動采集預應力筋伸長量，及時校核伸長量誤差，真正地實現“雙控”操作?？赏瑫r控制兩個或多個千斤頂的張拉，真正意義上實現了“多頂同步”張 拉施工工藝。系統采用無線采集控制，遠程監控，便于操作。智能分析處理數據，形成工程管理所需的報表。

3 智能張拉系統工作原理

本工程采用的智能張拉系統由系統主機、油泵、千斤頂等3部分組成。以應力控制為主控指標，伸長量為核對指標。系統通過傳感技術采集每臺千斤頂的工作壓力及鋼絞線的伸長量（含回縮量）等數據，并將數據實時地傳給系統主機進行分析判斷；同時張拉設備接受系統指令，實時調整變頻電機的工作參數，從而實現高精度實時調控油泵電機的轉速，實現張拉力及加載速度的實時精確控制。系統還根據預設的程序，由主機發出指令，同步控制每臺設備的每一個行程，自動完成整個張拉過程，完全改變了傳統的通過人工操作油泵進行張拉操作的工作過程，真正實現了張拉的同步控制。

4 智能張拉施工工藝

本標段預制梁設計采用C50高性能混凝土，采用高強低松弛鋼絞線，其抗拉強度標準值fpk=1860MPa，直徑為15.20 mm，彈性模量Ep=1.95×10-5MPa。預制箱梁正彎矩鋼束采用15—7型、15—6型系列錨具及配件，預應力管道采用圓形金屬波紋管。

4.1施工準備

（1）鋼絞線理論伸長量復核計算。

（2）預制箱梁混凝土經養護強度達到設計強度的85%后，且混凝土齡期不小于7d時，方可張拉預應力鋼束，鋼束采用兩端對稱張拉，張拉順序為，中跨：N1-N3-N2、邊跨：N1-N3-N2-N4。

（3）對張拉用到的智能千斤頂和液壓油泵進行標定，并出示了相應的標定證書。

（4）搭設張拉所需的工作平臺，千斤頂正后方設置張拉防護，規劃出張拉工作區域，非工作人員禁止入內。

4.2 智能張拉施工

預應力智能張拉的程序和施工工藝包括以下3個階段：

（1）張拉前準備階段。包括鋼絞線的下料、編號、穿束以及工作錨具及夾片的安裝。此階段和傳統后張法施工工藝相同，在此不多敘述。

（2）智能張拉設備及附屬設施的安裝。安裝程序如下：安裝限位板一安裝專用千斤頂一工具錨的安裝一安裝工具夾片—安放安全防護擋板及警示標志。

（3）啟動智能張拉系統。經相關技術人員和監理人員檢查驗收合格后，由操作人員啟動主機操作系統，進入界面操作，完成操作平臺參數下發。智能張拉平臺系統發出信號，傳遞給輔機張拉系統，通過輔機張拉系統控制專用千斤頂，按系統預先編制的張拉順序進行對稱同步張拉作業。程序設定三級加載依次上升油壓，分級方式為10%、20%、100%三個階段。

張拉過程中智能張拉平臺系統通過傳感器測量每一級張拉后的千斤頂活塞行程，并得出與該階段計算值的偏差，當實際伸長值與理論伸長值相差大于±60時系統將自動報警，停止張拉；同時當張拉力不足100%，當下降1%時，錨固前系統會自動補張至設計規定值，從而實現真正意義上的“雙控”。

在張拉過程中，通過智能張拉系統自動控制每個千斤頂加載速率及持荷時間，減少人為操作誤差。本標段設計采用低松弛預應力筋，故按照現行規范，錨固前其持荷時間設置為5 min。系統自動控制，排除人為干預。張拉結束后，系統自動生成張拉數據表。

5 技術性與經濟性分析

5.1 技術性分析

與智能張拉相比，傳統人工張拉的箱梁跨中起拱度小、張拉伸長量偏差大、總體比較數據離散性較大。分析主要原因是人工張拉依靠施工人員手動操作方向閥，實現方向的切換，人工量測伸長量，無法實時監控，張拉中錨固時間不充分，使得由于預應力筋回縮、錨具變形等原因引起的預應力損失較大；而智能設備能對預應力張拉實時全程跟蹤、智能控制，基本上克服了人工張拉測量精度低的缺點，切實有效地控制了錨下預應力的大小?？偟貋碚f，智能張拉系統設備先進、技術成熟、工藝可靠，技術比較見表1。

5.2 經濟性分析

傳統人工張拉完成一片箱梁需要6人同時作業約1.4h，采用智能張拉只需3人同時作業，用相同時間即可完成，節約人工每天3人，并且確保了工程質量，綜合考慮其經濟效益，投入智能設備還是節約了成本，在經濟性方面是合理的。

6 結語

本工程是使用智能張拉設備對預制構件進行張拉，通過實踐證明智能張拉基本上杜絕了人工對張拉施工的不利影響，通過智能系統平臺，真正意義上提高了張拉施工質量，保證了結構安全和耐久性。其在技術、質量及經濟效益上均較人工張拉有較大優勢，在橋梁施工中值得推廣使用。