智能張拉技術在預制T梁施工中的應用

成曉強

(山西路橋第七工程有限公司長治分公司，山西 長治 046000)

0 引言

橋梁工程施工工序多，施工難度大，而預制梁施工是橋梁施工中的重要組成部分，其施工質量關系到橋梁的總體質量。以往橋梁施工過程中，由于施工工藝、施工技術落后、施工人員責任心不足，在預制梁施工過程中出現張拉力不足或過度，壓漿密實度不足，甚至個別預制梁存在漏張拉的情況，這些問題都給預制梁施工留下很多質量隱患。預應力不足會降低梁體剛度，而預應力過度會使上拱過度甚至造成預應力筋斷裂，導致橋梁結構提前破壞。為了提高預制梁橋張拉質量，采用智能張拉技術代替傳統張拉技術，在預制梁張拉過程中智能控制張拉力和伸長量。傳統的張拉技術，在張拉過程中需要人工指揮、觀測，并進行相關數據記錄。智能張拉技術可以實現自動控制，可精準化控制張拉伸長量，也可保證管道壓漿的密實度。

智能張拉技術可以大大減少人工干預，操作方法簡單，測量精度高，張拉效率高，可有效提高張拉速度，防止出現張拉不足或張拉過度。文章結合隰吉高速公路坡頭溝特大橋30 m預制T梁張拉施工實踐，分別采用傳統張拉技術和智能張拉技術進行張拉，通過在施工過程中收集T梁撓度與鋼絞線伸長量檢測數據，對比分析智能張拉技術的張拉效果。

1 工程概況

隰吉高速公路坡頭溝特大橋上跨國道G209，橋梁左幅中心樁號為ZK85+259.67，起訖點樁號為ZK84+575.67～K85+938.5，設計總長度為1 367.5 m，橋梁上部結構設計采用(30+40+30) m+(42-30) m預制T梁，其中40 m預制T梁共計5片，30 m預制T梁共計210片[1]。橋梁右幅中心樁號為K85+255.0，起訖點樁號為K84+601.0～K85+908.5，設計總長度1 307.5 m，橋梁上部結構設計采用(30+40+30) m+(40-30)m預制T梁，其中40 m預制T梁共計5片，30 m預制T梁共計200片。預制T梁施工采用先簡支后連續施工，下部結構橋臺采用柱式臺、柱式墩，鉆孔灌注樁。

2 預制T梁智能張拉施工方案

2.1 智能張拉技術原理

智能張拉技術是通過主控電腦發出張拉指令，通過智能張拉系統控制每臺張拉設備按照張拉程序同步進行張拉工作，整個張拉過程自動完成，不需要人工參與。與傳統張拉技術相同，智能張拉系統張拉還是遵循張拉應力和伸長量雙控的原則，以張拉應力控制為主，以伸長量控制為輔，運用先進的傳感技術和數字控制技術，通過傳感器收集每臺張拉設備的張拉位移和油壓，反饋給主控電腦，經過分析處理后輸出指令，及時調整張拉設備的張拉位移和油壓，按照預設的張拉力和張拉速度，自動完成預制梁的張拉，達到預期的張拉應力，自動、高精確度完成預應力張拉工作[2-3]。

智能張拉系統采用超高壓油泵作為張拉動力裝置，可在鋼絞線張拉過程中按照需要提供張拉動力，并可以實現伸長量的精確控制。張拉過程中由主控電腦發出指令，控制系統按照設計程序執行，采用專用的軟件監控張拉操作，記錄張拉應力和伸長量，確保張拉工作的順序進行，智能張拉設備的組成及技術原理如圖1所示。

2.2 預制T梁智能張拉施工方案

本項目30 m預制T梁共200片，采用SKYB-50數控智能張拉設備。該張拉設備傳感器測量精度為0.5 MPa，張拉過程中張拉力誤差不超過5 kN，終點誤差不超過20 kN。張拉工作范圍為0 MPa～55 MPa，千斤頂最大行程為200 mm，工作溫度范圍為-10 ℃～50 ℃，空氣濕度不得超過95%，且不得有結露現象。張拉過程中采用無線控制，距離為200 m。張拉施工主要操作如下：

1)設備調試。

接通電源，在關閉電機的狀態下連接筆記本電腦，確定網絡可以正常連接。打開程序進入“張拉施工界面”按照系統提示輸入“IP地址”，連接設備。如設備不能正常連接，應檢查電源、無線網絡適配器、天線等是否正常開啟或連接，排除故障后顯示正常連接方可進入下一步。

網絡連接正常開始設備調試，顯示位移線和壓力線為水平順直移動為正常，如讀數出現負值可能為數據線損壞。輕拉位移伸縮桿，如筆記本上的讀數隨之產生變化，說明設備運行正常，可以進行張拉工作。

2)張拉施工。

張拉前檢查張拉梁號，確定千斤頂安裝正確，然后按鍵啟動設備，預熱5 min左右，如環境溫度低于10 ℃，適當增加預熱時間，通常為15 min～30 min。張拉前提醒工作人員注意安全，然后點擊“開始張拉”按鍵，開始進行第一次張拉，并密切關注位移線和壓力線的變化情況，如發現異常立即點擊“暫停張拉”按鍵。對設備進行檢查，找出異常原因，排除故障后方可進行張拉。張拉過程中操作人員應密切關注張拉設備運行情況，不得擅自離開控制臺。

張拉過程中密切關注梁板兩端張拉設備、千斤頂的運行情況，發現異常立即暫停張拉，查明原因排除故障后再繼續張拉。一束鋼絞線張拉完成后，張拉設備自動退頂，操作呈現對張拉數據進行保存，并自動跳轉到下一個步驟。在下一束鋼絞線張拉前，工作人員再次對千斤頂、數據線等進行檢查，確保設備正常運行。張拉完成后按照順序依次關閉程序、電源，拆掉千斤頂和油管，整理現場[4-5]。

3 預應力鋼絞線智能張拉效果分析

3.1 試驗方案

為了確定智能張拉技術的張拉效果，在30 m預應力T梁張拉過程中采用智能張拉和傳統張拉兩種方式進行張拉，對比分析確定張拉效果。將所選30 m預制T梁分為兩組，預應力鋼絞線張拉分別采用預應力張拉和傳統張拉技術，兩組試驗T梁在同一天綁扎鋼筋、同一天進行混凝土澆筑，在同條件下進行養生，在養生期達到7 d后開展回彈試驗，在確定梁體混凝土強度達到張拉要求后進行預應力張拉施工。在兩種方式預應力張拉施工過程中，對不同張拉階段伸長量、梁體預拱度進行監測，作為分析智能張拉效果的主要依據。

3.2 預制T梁預拱度監測結果對比分析

本文選取坡頭溝特大橋左7-3和右8-3兩片30 m預制T梁作為試驗對象，布設監測斷面對張拉過程中梁體的預拱度進行監測。監測斷面從梁端開始，距梁端1 m為斷面一，之后每2 m布設一個監測斷面，共7個監測斷面，如圖2所示，其中斷面七為跨中斷面。智能張拉和傳統張拉預制T梁各斷面預拱度理論計算值和監測值如表1所示，兩種張拉方法各斷面預拱度變化曲線如圖3所示。

表1 30 m預制T梁智能張拉與傳統張拉預拱度計算值與監測值統計表

分析表1數據和圖3變化趨勢，可以得出采用智能張拉和傳統張拉技術張拉梁體的預拱度均與理論計算值接近，且采用智能張拉各斷面預拱度高于理論計算值和傳統張拉所產生的預拱度。通過對比分析，可以得出采用智能張拉技術可以使預制T梁結構得到更高的預拱度，說明智能張拉效果較傳統張拉更好。

3.3 預制T梁伸長量監測結果對比分析

同樣采用智能張拉和傳統張拉技術，分別在張拉行程達到10%，20%和100%時，對30 m預制T梁預應力鋼絞線伸長量進行記錄，對比分析確定張拉效果，兩種張拉方式不同張拉行程預制T梁預應力鋼絞線伸長量記錄結果如圖4～圖6所示。

分析圖4～圖6曲線變化趨勢，可以得出采用智能張拉技術的預制T梁實測伸長量與理論伸長量最接近，而采用傳統張拉技術的預制T梁實測伸長量與理論伸長量的差值相對較大，說明智能張拉技術準確率更高，張拉效果更好[4-6]。

4 結語

與傳統張拉方式相比，智能張拉技術操作簡單，大大減少了人工操作，張拉速度快，準確率高。文章結合隰吉高速公路坡頭溝特大橋30 m預制T梁施工實踐，分別采用智能張拉和傳統張拉技術兩種方式進行張拉，在張拉過程中監測梁體撓度和鋼絞線伸長量，對比分析確定張拉效果。通過對預制T梁預拱度進行監測，得出采用智能張拉可以得到更高的預拱度，張拉效果更好。通過分析鋼絞線伸長量監測結果，得出在張拉行程達到10%，20%，100%時，采用智能張拉技術實測伸長量與理論伸長量最接近，說明智能張拉技術準確率更高。總之，通過對比分析，可以得出采用智能張拉技術可以得到更高的預拱度，且準確率更高，因此智能張拉技術張拉效果較傳統張拉好。