湖州市公路水运工程监理咨询有限公司 浙江省湖州市 313000
摘要：土木工程的兴起对整个城市楼房道路的建设发展起了良好的促进作用，在对桥梁的发展中也起了至关重要的作用。但部分桥梁也在建筑上存在问题，在自然灾害面前没有呈现出惊人的耐久度。塌方事故也时有发生，为了桥梁建筑在建筑业中更好的发展，我们进行桥梁预应力智能张拉技术分析的相关讨论。
关键词：智能张拉；预应力；桥梁工程
引言
智能数控张拉系统采用全计算机控制，克服了传统张拉工艺人为的影响因素。传统张拉工艺存在预应力施加随意性大，两边张拉人员主要靠人工看表及人工喊停，难以做到同步张拉以及张拉力控制、持荷时间、伸长量量测等人为控制，造成监管困难等诸多弊端。尤其是现代施工企业是纯技术管理的企业，施工操作基本全部是由劳务派遣公司或农民工完成，专业性不强、职业素质普遍不高，施工过程极易出现加载速度及放张速度过快，易导致预应力损失过大； 持荷时间短，控制张拉力达不到稳定也不补张拉即锚固，有小的减少预应力偏差。
一、智能张拉系统的工作原理
智能张拉系统是由主机、油泵、千斤顶三大部分组成，图1所示为其结构示意图。
预应力智能张拉系统以应力为控制指标，伸长量偏差作为校核指标。系统通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长量（含回缩量）等数据，并实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备（油泵站）接收系统指令，实时调整变频电机工作参数，从而实现高精度实时调控油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台张拉设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉工程。
千斤顶上的压力传感器在张拉过程中负责采集千斤顶油缸的压力值，通过下位机传给控制主机，主机根据标定参数换算成拉力值，然后根据压力油表的线性方程，计算出油表读数，并把拉力值和油表读数存储记录在预应力张拉记录表里。
千斤顶上的位移传感器在张拉过程中负责采集钢绞线伸长量（含回缩量）值，通过下位机传给控制主机，计算出实际伸长量和伸长量偏差，并存储记录在预应力张拉记录表里。
智能张拉系统优点
（1）施加的预应力值误差小。智能张拉系统能精确控制施工过程中施加的预应力值，将误差范围由传统张拉的±15%缩小至±1%，避免出现张拉控制应力不足或超张拉的问题。（《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011》 7.12.2第二款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5%”）
（2）自动校核伸长量，实现“双控”。系统传感器实时采集数据，由处理器自动计算伸长量，及时校核伸长量误差是否在±6%以内，实现应力与伸长量“双控”。（《桥规2011》7.6.3款规定“预应力筋采用应力控制方法进行张拉时，应以伸长量进行校核。实际伸长值与理论伸长值的偏差在设计未规定时应控制在±6%”。）
（3）同步对称张拉。1台主机可以控制4台千斤顶实现同时、同步对称张拉。（《桥规2011》7.12.2第1款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差宜为±2%”。）智能张拉系统保证了张拉同步性，大幅度减小了张拉过程中预应力的损失，保证了有效预应力符合设计要求。
（4）张拉过程中发现问题及时自动报警。①压力传感器、位移传感器异常：张拉过程中若传感器异常，如断线，系统会自动停止张拉，并在操作界面出现提示。②张拉过程中由于滑束或钢绞线的突然伸长导致压力突然下降，系统会自动停止张拉，并提示。③锚具安装有问题，张拉过程中会出现提示，例如限位板安装不正确，夹片安装有问题等。④断电恢复功能。遇突然断电，可记忆当前张拉状态，待上电后，进入主菜单界面，点击断电恢复按钮，即可自动恢复张拉。
（5）自动记录张拉数据，杜绝了人为篡改，可进行过程真实回溯。同时还省略了张拉力、伸长量等数据的计算、填写过程，提高了工作效率。
（6）通过互联网平台，可为业主、监理、施工方提供远程监控功能，方便及时掌握预应力张拉施工的质量情况，提高管理效率，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”。
（7）人工费用大大节约。传统张拉需要6人作业，2人同时操作油泵，2人测量伸长量，2人记录，张拉完后还要计算伸长量和整理原始数据，填写张拉记录表格；而智能张拉则只需要2人同时作业。
三、智能张拉在桥梁预应力施工当中的应用
1、安装张拉使用的设备
在正式的张拉作业之前，需要相关的专业技术人员以及工程监理人员对需要使用的构件进行仔细的检验，只有保证检验结果确实符合施工的质量标准，才能够正式进行张拉；只有经过监理单位的审核与批准之后，才能够将张拉的控制系统完全启动。并且，需要根据张拉设备使用的相关说明与要求，让现场的所有施工人员进行收编穿索、穿索以及千斤顶安装等程序，实际的安装程序包括以下几方面。
第一，安装限位板，主要是限位板有齿口与锚板定位。
第二，安装千斤顶，注意的是，保证千斤顶齿口要准确对准限位板。
第三，安装工具锚，此时要保证工具锚与前端的张拉锚具相对，进而让孔位的排列相同，决不能在千斤顶上的穿心孔上让钢绞线发生交叉现象，防止在张拉过程中出现失锚等事故。
第四，连接千斤顶油管。在连接之前需要仔细检查油嘴或者接头，看看是否清洁，尽可能的保证进油管、回油管二者不被弄混。油管在安装时，安装的位置通常是千斤顶距离梁板较远的一端，同时要注意油管的连接处一定要使用铜垫片，目的是防止漏油，之后再连接接油表、连接油泵电源即可。
第五，启动油泵，需要将千斤顶的活塞打出多次，主要是排出残存在千斤顶的缸体中的气体。
2、智能张拉
第一，现场操作人员和监理人员按照场地摄像监控，启动张拉智能平台系统，向智能张拉仪发出信号，控制专用千斤顶按预先编制的程序进行自主均衡式张拉；第二，油泵为千斤顶张拉油缸供油，以五级加载模式逐次上升油压；第三，智能张拉平台系统对每一级的张拉进行同步记录，自动对张拉后的活塞伸长值计算分析，准确测算出偏差；第四，张拉过程依靠智能张拉系统平台和LZ-5901智能张拉仪系统对专用千斤顶的加载速度进行控制，保证负荷的合理以及供油的稳定；第五，系统根据自动校核测量的伸长值理论数据与实际数据的差距进行预警，当偏差超过±6%范围时，系统就会立即发出警报，自动停止张拉。
3、张拉过程各阶段控制要点
第一个张拉阶段应力为使预应力筋从松弛状态达到受力状态，消除伸长值测量误差，并使同束各根预应力筋受力趋于一致！当预应力筋张拉达到设定目标值时，持荷，同时松开千斤顶吊绳！自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量！第二个张拉控制阶段： 自动控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力筋两端张拉力值及油缸伸长值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当张拉力接近设定目标值时自动减缓升压速度，精确控制，直到达到设定值，持荷，同时自动记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。第三个张拉控制阶段： 自动控制油泵继续张拉，控制升压速度，平稳升压，自动平衡同一束预应力筋两端张拉力值及油缸伸长值，当张拉力接近设定目标值时自动减缓升压速度，精确控制，直到达到设定目标值； 持荷阶段时间不应少于5min，系统自动补压/记录油缸伸长值，测量并记录工具夹片外露量。控制缓释系统自动缓慢卸荷锚固，系统自动控制千斤顶回顶，卸除工具锚及千斤顶，并在预应力筋上用笔划出标记，观察不少于24小时， 再次测量，以判断是否存在滑丝断丝情况。
四、智能张拉的实际伸长值与理论伸长值
（1）2011版桥涵施工技术规范7.6.3第三款规定：“预应力筋采用预应力控制方法张拉时，应以伸长量进行校核。实际伸长值与理论伸长值得差值应符合设计规定；设计未规定时，其偏差应控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。对环形筋、U形筋等曲率半径较小的预应力束，其实际伸长值与理论值的偏差宜通过试验确定。”
（2）预应力张拉的理论伸长值△LL（mm）
LL=PpL/ApEp
式中：Pp----预应力筋的平均张拉力（N），直线筋取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋，计算方法见2011版桥涵技术施工规范附录C1；
L----预应力筋的长度（mm）；
Ap----预应力筋的截面面积（mm2）；
Ep----预应力的弹性模量（N/ mm2）；
（4）精确施加预应力智能张拉系统能精确控制施工过程中施加的预应力值，将误差范围±1.5%缩小到±1%。（《公路桥涵施工技术规范》7.12.2第二款规定：“张拉控制应力的精度宜为±1.5%”。）
（5）及时校核伸长量，实现“双控”系统传感器实时采集钢绞线数据，反馈到计算机，自动计算伸长量，保证伸长量误差在±4%以内，实现应力与伸长量“双控”。（《公路桥涵施工技术规范》7.6.3款规定：“预应力筋采用应力控制方法进行张拉时，应以伸长量进行校核。…其偏差应控制在±6%”。）
（6）对称同步张拉一台计算机控制两台或多台千斤顶同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉”工艺，千斤顶之间同步张拉力控制在±1%。（《公路桥涵施工技术规范》7.12.2第一款规定：“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2%”。）
五、智能张拉预应力施工管理要点
桥梁建设是一项专业性较强的施工项目，由于作业地点在空中，整个建筑体只由数量较少的桥墩支撑，必须对力学进行深入的分析与利用，在施工中，还要保证施工方案与施工内容的一致性。预应力智能张拉技术的应用能够对桥梁的质量进行控制，但是，由于计算机系统是根据数据的施加情况进行整体的计算，对于具体的质量操作过程不能够直接的表现出来。对于局部的工程细节，要进行特殊控制点的实施。
1、顺序控制
第一，张拉的顺序一定要遵循均匀、准确、对称、偏心荷载小、规范等原则，这样可以保证结构及相应构件在受力时的均匀性，并且让张拉时的结构不会发生扭转或侧弯现象，混凝土本身产生的超应力、附加应力等不会过大。
第二，此外，在安排张拉顺序的时候还必须要考虑张拉设备的移动次数，要尽可能的减少。
第三，按照设计的相关要求进行施工，做到横向对称，尽量避免在横向施工中产生偏离中心继而造成的平弯开裂等现象。
第四，对于同一个束扁锚来讲，如果想要采用分索张拉的方式，就必须要从中心孔入手，开始进行张拉施工，之后再对称进行张拉。
2、安全控制
张拉技术是桥梁建设中的关键，由于张拉施工中，大型的机器设备较多，上方施工的工具器件等通过相互连接进行力量的处理，在施工前，一定要在施工地点进行标语警告，避免不相干的人员进入，破坏施工的程序或造成危险事故。相关技术人员和监督责任人必须在现场进行前面控制，根据计算机的数据信息和施工现场进行指挥，出现事故时采取及时的补救措施，避免人员和工作器械的损害。严格规定施工人员的操作规范，听从领导的指挥，杜绝个人凭经验进行个人操作，例如在千斤顶的使用中，决不允许自己决定垫层的厚度与多少，要结合工程需要和数据的计算，与整体安排相一致，保证各接触出的紧密连接。在张拉技术时，避免桥面上的剧烈震动，避免钢筋混凝土的崩裂，保证后期施工能够顺利进行。
3、质量控制
张拉技术是通过钢绞线实现的，在施工前期要对其进行梳编处理，避免在预应力施加的过程中，出现钢绞线缠绕的现象，影响了工程实施。钢绞线没有达到使用标准，还会出现受力不均，影响桥梁的实际应力计算。施工中，一些建筑材料和机械上具有重点的标识，要将标识放置在外面一侧或上方，便于进一步的施工操作，例如：限位板在设置时需要将上面写有使用规格数字那一面朝向工作锚板再进行安装，并且在安装后一定要保证工作锚板的位置是在锚垫板止口的内部。
4、施工人员及组织部门强化
首先，建立从经理、施工队长到操作工人的岗位质量责任制，明确各级管理职责，管生产必须管质量，建立严格的考核制度，实行优质优价政策，将经济效益与质量挂钩。
其次，在施工过程中自下而上按照“三检制”实施检测任务。配齐人员做到职能相符，实施质量一票否决制。在严格内部“三检”制度的基础上，认真接受建设单位质量监督和监理单位的监理，接受社会工程监督部门的监督，并自始至终密切配合，严格服从。
再次，加强施工组织纪律教育，严格执行经理部的有关质量管理规定以及施工技术部制定的施工质量作业指导书实施细则。对违章施工、野蛮施工一经发现，必须严肃处理。做好施工全过程的质量控制工作，发现问题及时汇报并处理。
最后，严格按照验标要求做好各类原材料抽检和复检工作，认真把好质量关，对于各类测量仪器，须按规定做好计量检定工作，在使用过程中要随时发现掌握可能出现的偏差，以保证计量设备的准确。
结语
在桥梁的未来建设中，依然存在很多问题，无论是车辆的管理不规范，还是恶劣的自然灾害，依然会影响桥梁的预应力，对桥梁造成实质性的伤害。然而我们想要更好的提高桥梁的预应力就不可避免的使用新技术对桥梁整体进行更好的加强。目前桥梁的预应力受智力张拉与压浆技术影响严重，想要更好的提高桥梁的预应力。在自然灾害的面前，人类的力量相对渺小，当加强桥梁了预应力可以更好的面对突发事件，展现出我们不屈不挠的精神，相信在未来我国桥梁事业发展会达到质的飞跃。
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:周林
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第8期
论文发表时间:2017/10/9
标签：预应力论文; 千斤顶论文; 桥梁论文; 智能论文; 系统论文; 拉力论文; 应力论文; 《建筑科技》2017年第8期论文;