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摘要：随着中国交通工程建设持续高速发展，人们对于公路建设质量安全的关注也越来越强烈，尤其是今年现有公路中预应力桥梁事故频发，社会公众对于桥梁预应力施工中传统人工操作无法控制质量的弊端表示担忧。在这种社会责任感的驱使下，预应力智能施工技术应运而生，为桥梁预应力结构安全耐久性提供了可靠的保证。预应力智能张拉系统技术的成功运用，不但能加快公路施工进度，而且对张拉进度和质量控制全程进行跟踪监督，提高了预应力结构和构件的质量。本文结合工程实例，探讨了桥梁工程中预应力智能张拉的施工技术应用。
关键词：桥梁工程；预应力；智能张拉
一、工程概况
云湛高速公路TJ8标段路线里程11.89km，合同计划工期20个月，工程总造价4.285亿元。桥梁全长2482.4m/16座，其中大桥长2045.2m/5座，中桥437.2m/11座，预制箱梁共计710片，其中20米简支箱梁268片，25米简支箱梁424片，30米简支梁6片，30m先简支后连续箱梁12片。预制梁场占地21亩，长215米，宽68米，共设有台座32 套，现场可存梁 40片，各型号模板共有9 套；共计需钢筋3965吨，钢绞线786.5吨，C50混凝土19150立方。A区配置1台10t小龙门，2台60t龙门吊，B区配置1台10t小龙门，2台50t龙门吊。预制工期12个月。
二、施工准备
1 施工技术准备
（1）张拉压浆施工前对现场施工人员进行安全技术交底，明确操作要点、注意事项等。
（2）现场技术人员、施工人员必须熟悉施工图纸和规范要求，核对工程数量，如钢绞线长度、根数、锚具型号和数量等。
（3）对钢筋线伸长值进行复核；千斤顶、油顶等标定、明确预制梁张拉顺序等。
2 材料准备
2.1 原材料的试验
预制箱梁所用原材料主要有钢绞线和压浆料，必须按规范和试验规程的要求进行取样试验，其各项技术指标必须符合施工技术规范的要求，在原材料采购进场的过程中，还必须按规范规定的频率进行抽检，所有原材料必须经监理工程师复检合格后方可批量采购进场。
2.2 锚具相关实验
锚具（含夹片）进场后，工地实验室必须按规范和试验规程的要求送检进行外委试验，检测单位为广州港湾工程质量检测有限公司，其各项技术指标必须符合设计和施工技术规范的要求才允许使用。
三、施工工艺
波纹管的安装与定位，锚垫板的安装等，在箱梁预制施工方案中详细介绍，这里不再赘述，本方案主要介绍钢绞线安装、预应力张拉和压浆。
1、钢绞线安装
预应力钢绞线采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa、公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，弹性模量Ep=1.957*105MPa,松弛系数з=0.3，管道摩擦系数u=0.25，管道偏差系数k=0.0015。
预应力的制作应在专门的工作平台上进行，保证钢绞线下料长度准确，下料专用平台高地面15cm，宽度为150cm，表面平整、光洁，以避免刮伤和污染钢绞线。
安装钢绞线时对整束和束中各根钢绞线进行编号，且每根钢绞线两端编号相同，并与锚具各孔编号对应，施工过程中加强对编号标示的保护。
钢绞线安装要求采用整束穿索工艺，穿索过程中可前后拖动，不得扭转。
在张拉前一天再安装钢绞线，避免钢绞线长时间暴露在空气中锈蚀，两端预留工作长度不得少于65cm，为防止穿好束的钢绞线被污染，采用两端外露部分套波纹管的方式，端部用胶带密封。由于不同型号的梁钢绞线规格不完全一致，在穿束时认真核对图纸，如下列表格：
2、预应力筋张拉
2.1预制箱梁混凝土强度和弹性模量达到设计值得85%后，且混凝土龄期不小于7d时，方可张拉预应力钢束。首先安装锚具，本片梁采用YM15-4、YM15-5两种圆形锚具及夹片等配套配件，锚具要与钢绞线垂直，夹片不能有错台，再安装油顶，工具锚等。施加预应力采用张拉力与引伸量双控，以张拉力为主，设计锚下张拉控制应力为0.75fpk＝1395Mpa，所有钢束均采用两端对称张拉，以对称于构件截面的中轴线、上下左右均衡为原则，同时考虑不使构件的上、下缘混凝土应力超过容许值。
2.2 在预应力钢束张拉过程中，必须保证两端的伸长量基本一致，若发现明显不一致，伸长量之差超过5%，则必须停机检查，查明原因后再继续张拉。当张拉力达到设计张拉力时，检查实际伸长量与理论伸长量的差值，必须控制在±6%以内，否则暂停张拉，分析原因，排除无异常后继续张拉。伸长值ΔLL根据ΔLL= 计算得出（式中：Pp--预应力筋平均张拉力（N）；L--预应力筋长度（mm）；Ap--预应力筋截面面积（mm2)；Ep--预应力筋弹性模量），其中Pp=(式中：P--张拉端的张拉力(N）；x--从张拉端至计算截面的孔道长度（m)；θ--张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（（rad）；k---孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数取0.0015；u--预应力筋与孔道壁的摩擦系数取0.25）。
2.3 为了确保张拉精度，张拉机具应与锚具配套使用，在使用前必须对相关张拉设备进行标定、校核，需满足施工规范的要求，千斤顶与压力表应配套检验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线，根据线性公式计算张拉力对应的油表读数。
预应力钢筋张拉步骤为：0→初始应力（15%σcon）→2倍初始应力（30%σcon）→控制应力（100%σcon）→持荷（5分钟）→锚固→油顶回油。
张拉顺序：严格按照设计要求，25m简支梁张拉顺序为N1、N3、N2、N5、N4。
2.4 我部采用西安璐江生产的LJ-ZLC型预应力智能张拉系统张拉，该预应力自动张拉控制系统，是通过计算机（遥控器）控制张拉油泵和千斤顶，利用测力传感器位移传感器的测量数据反馈，实现预应力同步和精确张拉，同时对张拉过程数据进行储存，可随时调看历史数据，这样可消除人为因素干扰，能有效张拉，能有效地保证预应力张拉施工质量。该预应力张拉自动控制系统主要包括遥控器、前端控制器、智能千斤顶三大组件，遥控器可依靠无线通讯(GFSK/FSK）同步控制两台前端控制器，遥控器有存储功能，采用USB接口或无线数据接口导出数据，前端控制器主要包括压力传感器、位移传感器、电机、油泵等，每台前端控制器能同步控制两个智能油顶，这样可实现四束同步对称张拉。
智能张拉设备在使用前，先要通过遥控器输入对应每种梁型的控制张拉力、理论伸长量、线性方程式、持荷时间(不少于300秒）等参数，在张拉时从遥控器中调用对应的梁型，必须确保梁型选择准确，预应力自动张拉过程中，以应力值为控制对象，伸长量作为校核量，实现双控目标，通过传感器测量数据，控制系统实时得到每台张拉设备的张拉力值和钢绞线的伸长量，实时进行分析判断，根据分析法来将控制指令传递给张拉设备，实时调整变频电机的工作参数，实时高速调整油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时、精确控制。系统还根据预设定的力值和张拉步骤、发出指令，自动完成整个张拉过程，张拉力达到后系统会按照输入持荷时间自动持荷，避免人为缩短持荷时间。
结束语
预应力智能张拉设备利用计算机控制技术，实现预应力张拉全过程智能化，不需要人工开泵、人工手动测量伸长值的张拉工艺，不仅张拉施工过程更加规范、精确，保证桥梁预应力张拉施工质量符合规范和设计要求，而且提高了施工效率、有效地保证了施工进度。可见，推广使用该系统和设备有利于保障结构安全，节约桥梁建设、养护资金投入和社会资源，保护环境，直接服务于资源节约型、环境友好型社会建设，实现交通事业科学发展，社会效益巨大。
参考文献：
[1]孟泽彬.桥梁预应力智能张拉与压浆技术研究[J].山西建筑，2013（35）.
[2]王文建.桥梁预应力智能张拉与压浆系统原理及施工技术[J].江汉大学学报（自然科学版），2015（04）.
[3]王延雨.桥梁预应力智能张拉压浆系统原理及施工技术[J].技术与市场，2017（01）.
论文作者:徐发洋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/12
标签：预应力论文; 拉力论文; 钢绞线论文; 智能论文; 桥梁论文; 孔道论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;