预应力桥梁智能张拉施工工艺及施工控制

智能张拉施工工艺及施工控制【内容提要】：桥梁工程的预应力施工采用智能张拉能够解决传统张拉中存在的问题，能够有效地控制施工质量、规范施工、节约投资，正在工程中大力推广。【关键词】：箱梁；预应力；智能张拉；精细化；施工控制1.引言大量在役的预应力桥梁调查和检测结果表明，相当部分的预应力桥梁质量隐患来源于预应力张拉施工不规范和缺乏有效的质量控制手段。如何改进和细化施工技术使预应力张拉能有效地完成，如何对整个桥梁预应力工程加以控制，已经成为亟待解决的重要问题。然而，传统的预应力张拉控制方法由于受到监测手段的限制，其同步精度根本无法保证。张拉中停顿时间不充分，使得预应力筋回缩、锚具变形等原因引起的预应力损失十分大，严重影响有效预应力的建立。如何严格控制有效预应力的大小及其不均匀度，确保桥梁预应力张拉施工质量符合设计和规范要求，是解决当前因施工不当而造成桥梁预应力病害问题的最有效、最直接的方法，具有重大的现实意义。本文依托XX公路公铁立交桥30米箱梁、XX中桥16米空心板梁预应力施工，实行桥梁预应力智能张拉精细化施工技术，对预应力张拉实时全程跟踪、智能控制、及时纠错。基本上消除了人工张拉中测量精度较低，容易引发人员伤害安全事故存在的问题，减少环境与人为等因素的影响，切实有效的控制锚下预应力的大小，改进施工工艺和规范张拉过程，提高预应力施工质量，保证了桥梁结构安全和耐久性，降低了桥梁全寿命周期成本。2.工程概况XX公路为黑龙江省干线公路，本项目XX公路汤原至长胜段公路路线起点位于汤原县东北侧XX公路与绥佳铁路交叉处，全程32.164km，其中新建段6.5km，建设标准为二级公路。K0+000-K2+000；K23+000-K27+500共6.5km内路基、路面、桥梁、涵洞、交叉、安全设施及附属等工程施工。汤原公铁立交段：路线长度为2.0km，公铁立交桥（10-30m）一座，预制箱梁30米，共40片。XX中桥一座（XX3-16m），空心板梁16米，共27片。涵洞1座，改移二级（XX路）0.23km。望江镇过境绕行段：改建绕行路线长度为4.5km，涵洞5座。3.智能张拉系统及工作原理桥梁预应力张拉智能控制系统主要组成部分有：智能张拉系统平台、智能张拉仪和专用千斤顶组成。智能张拉系统平台智能张拉系统操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境。借助智能张拉系统，可以自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，且具有错误纠正、数据同步、张拉申核等张拉过程控制，核心是在预应力张拉控制和施工技术总结的基础上，通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变了传统的通过人工来操纵油泵进行张拉操作，真正地实现了张拉的同步性控制。智能张拉控制仪千斤顶施工单位通过智能张拉系统平台，输入申请张拉的梁板编号，即可提取张拉要素，在填写相关信息之后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，经由监理单位审核批准后，施工单位启动“张拉施工控制”智能张拉系统平台界面。由智能张拉系统输出液压油量控制信息，通过专用千斤顶液压终端来达到智能控制张拉的目的。张拉完成后数据自动上传，通过智能张拉平台系统，施工单位、监理、业主可以根据预先设定的用户权限登录平台系统，对整个张拉进度、延伸率、起拱度等过程进行全面控制了解。如有不符合质量要求，系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，还可原张拉过程，积累工程经验。同时，该智能张拉系统与传统张拉方式相比，能够基本工作原理使业主、监理、施工单位、检测单位在同一个平台上进行交互，而交互的媒介是通过互联网，因而突破了地域的限制，实现质量管理的严密性。张拉过程中产生的数据都能够通过无线网络反映到业主面前，便于业主进行施工质量控制。4.智能张拉施工工艺整个智能张拉过程包括设备安装、智能张拉。4.1张拉设备安装在张拉作业之前，相关技术人员和监理人员对构件进行检验，其检验结果符合质量标准要求方可进行张拉。经平台系统监理单位审核批准后，张拉控制系统才能启动。根据此设备的使用说明及要求，现场施工作业人员开始收编穿索、穿索、安装千斤顶（工作锚及夹片）等施工程序，具体安装程序如下：4.1.1安装限位板限位板有止口与锚板定位；4.1.2安装专用千斤顶千斤顶止口应对准限位板，如图；专用千斤顶安装示意图4.1.3安装工具锚应与前端张拉端锚具对正，使孔位排列一致，不得使钢绞线在千斤顶的穿心孔发生交叉，以免张拉时出现失锚事故，工具锚夹片均匀涂退锚灵。4.1.4连千斤顶油管，接油表，接油泵电源4.1.5开动油泵将千斤顶活塞来回打出几次，以排出可能残存于千斤顶缸体中的空气。4.2智能张拉4.2.1启动张拉智能平台系统后，现场操作人员、监理员现场摄像，由现场操作人员启动张拉程序如图控制。张拉智能张拉平台系统发出信号，传递给智能张拉仪张拉系统，通过张拉系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉；4.2.2油泵供油给千斤顶张拉油缸，按五级加载过程依次上升油压，分级方式为10%(初应力即计算伸长值的起点),20%、40%、60%、80%、100%；4.2.3张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的活塞伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差；4.2.4张拉时，通过智能张拉系统平台和智能张拉系统控制好专用千斤顶加载速度，确保给油平稳，持荷稳定，如图；4.2.5张拉过程中，系统将自动校核测量数据，当实际伸长值与理论伸长值相差大于正负6%时系统将自动报警，停止张拉。待查明原因，排除问题后，方可进行下一步的工作。4.2.6张拉结束后，电脑E盘“张拉数据”会自动生成表格系统生成表格5．智能张拉精细化施工控制由于预应力混凝土结构施工工艺较复杂、技术难度大，预应力施工无法直观地检查其质量，在质量认证中属于很难检查其结果的特殊控制过程。只有通过控制其过程包括控制预应力材料、设备、施工人员、施工工艺等来控制施工质量。关于这方面的预应力张拉质量控制方法在许多技术规范、操作规程、施工手则中有很详细的要求，这里就不赘述了，现就结合项目实际张拉情况简要总结几点质量安全控制要点。5.1张拉顺序控制：5.1.1张拉顺序遵循均匀对称，偏心荷载小的原则，以确保结构及构件受力均匀，张拉过程中不产生扭转、侧弯，防止混凝土产生超应力、过大的附加应力与变形。此外，安排张拉顺序还应考虑到尽量减少张拉设备来回移动次数。5.1.2对于同一束扁锚如采用分索张拉应从中心孔开始张拉，再对称进行。5.2张拉质量控制：5.2.1施工中要严格执行梳编穿束工艺，以防索力不均度，钢绞线穿束时相互缠绕。限位板应将写有对应使用规格数字的面对准工作锚板安装，安装后保证工作锚板在锚垫板止口内；保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。张拉控制力达到稳定后方可锚固，夹片相互间错位不宜大于2mm，露出锚具外高度不应大于4mm。工具锚板锥孔、工具夹片应经常涂润滑剂。5.3张拉安全控制：5.3.1张拉作业区应设立红色醒目标志，非张拉施工人员不得入内；张拉过程中，钢绞线正面严禁人员穿行、站立，千斤顶侧面两米内严禁人员站立。5.3.2张拉设备、机具必须符合施工及安全的要求。5.3.3锚具、夹片安装前应仔细检查其外观质量并核对合格证书。5.3.4检查智能张拉仪与千斤顶之间的连接点，包括油管、数据连接线等，各接口必须完好无损方可张拉施工；检查工具夹片，确保安装到位5.3.5张拉过程中，智能张拉仪进、回油的速度，压力表指针升降，各传感器读数应平稳、均匀一致。经常检查安全阀，确保其灵敏可靠。5.3.6张拉施工时，确保张拉机具不被暴晒、雨淋；夏天施工应保持仪器通风。5.3.7张拉施工时，确保控制台与张拉机具保持直线可视距离，最大可控制距离为200米。5.3.8张拉操作员张拉过程中不得离开控制台，发现异常立即点击软件界面“暂停张拉”，按下仪器“紧急停机”按钮，断开张拉仪电源，排查原因。5.3.9张拉用计算机必须专机专用，以免计算机病毒对程序进行篡改导致张拉过程异常。5.3.10张拉操作中若出现异常现象（如油表震动剧烈、发生漏油、电机声音异常、发生断丝、滑丝等），应立即停止作业。5.3.11张拉完毕后，对张拉锚固两端，应妥善保护，不得压重物。管道尚未压浆前梁端应设围护和挡板。严禁撞击锚具和钢束。6．结语通过在把公铁立交桥共40片30米箱梁、XX中桥27片16米空心板梁施工中，推广运用预应力智能张拉精细化施工工艺及施工控制方案，从已完工的67片梁板张拉数据结果显示，张拉施工效果明显，最高延伸量误差在2%以内，实际伸长量与理论伸长量相差不到1毫米。基本杜绝了人工对张拉施工的影响，保证了桥梁预应力的质量。相比之下，传统张拉依靠施工人员手动操作方向阀，实现方向的切换的施工方法，人工量测伸长值，无法有效对预应力钢绞线的承受张拉力以及张拉长度进行实时监控。智能张拉系统自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等。全程无需人工干预，且对错误纠正、数据同步、张拉申核等张拉过