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摘要：预应力钢绞线张拉质量好坏直接影响桥梁的质量和寿命，传统的张拉技术主要依靠人工操作和记录，在桥梁施工中存在很多问题，如张拉预应力不足、误差大、张拉不同步、持荷时间不允分，使张拉质量难以得到有效控制。随着智能张拉技术的不断发展，在高速铁路预制箱梁采用智能张拉也得到了广泛应用，采用智能张拉能够有效的克服了传统工艺弊端，解决人工张拉存在的问题，提高施工效率和工程质量，确保桥梁预应力张拉质量符合施工设计和规范要求。本文详细分析了高铁预制箱梁智能张拉系统的功能与应用，以供参考。
关键词：桥梁预应力；智能张拉设备；应用
1.预应力智能张拉的概述
1.1智能张拉系统组成：该系统由油泵、千斤顶、主机和操作系统共同组成。整个系统由 4 台智能千斤顶、4 台智能电动液压站、4支高精度压力传感器、4支高精度位移传感器、PLC 控制器、主机（平板电脑）等共同组成；可同时控制两束钢绞线4锚双向同步平衡张拉，同时也可以根据张拉工艺不同可单束 2 锚或单向 1-4 束同步张拉。
1.2智能张拉系统基本功能：该系统具有一键启动张拉，自动完成整个张拉全过程；自动控制钢束两端伸长量并保持一致，实现同步张拉；自动计算张拉结果；并且在持荷阶段自动补压，将张拉力保持在目标值±1%范围内，持荷完成后系统自动记录实际张拉力和伸长量；在张拉过程中由测力传感器直接测量并显示张拉力值，位移传感器测量钢绞线伸长量，使张拉数据直接在电脑屏幕上显示，即时存储，并生成张拉力及伸长值曲线。张拉完成后不需要人工计算，系统会自动计算张拉结果，通过打印机将完整的张拉结果打印出来；张拉完成后可以通过无线传输将张拉数据传至总服务器、质量管理部门和铁路工程管理平台，质量管理人员在办公室即可查阅张拉结果及张拉过程，非常有利于加强铁路预制箱梁预应力的质量控制。
1.3具有安全防护：该系统能实时监测全部工作过程及各部件工作状态，并及时进行故障诊断。在工作异常或张拉数据超差时自动停止张拉并进行报警功能，可有效地防止因数据输入错误、测力或位移传感器失准、钢绞线滑丝、断丝而出现张拉质量事故。在张拉过程中如发生紧急状况可以启动暂停按钮，以保证张拉安全；在工作过程中若突然停电，系统会自动保存当前数据，重新通电后可由断点处继续完成自动张拉过程，不需要重新输入数据。
2.预应力智能张拉系统分析
2.1系统配置
预应力智能张拉系统结合现代信息技术、控制技术、液压技术、传感技术，使传统的预应力张拉问题得到有效解决，达到施工规范控制标准，起到优质高效的管理作用。该系统在施加预应力时，以智能泵站代替了手动泵站，以智能操作平台代替了人工控制，以信息化网络管理代替了人工现场监控，以智能管理系统代替了人工管理，极大的减少了人为因素而导致的张拉误差，使张拉质量得到安全有效的控制。具体如图1所示。
2.2系统工作原理
智能张拉系统由一台主机控制两台或者多台千斤顶，铁路预制箱梁可以用一台主机同时控制4台千斤顶同步张拉，从而实现压力、位移“多顶同步对称张拉”精确控制。预应力张拉程序控制系统以张拉力为控制指标，伸长量误差作为校对指标。系统通过传感器感应测量采集每台张拉设备（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计算机进行运算判断，将数据再回传给控制系统实现随时调整油泵电机工作参数控制出油量多少来得到所需压力值，从而实现高精度张拉力及加载速度的精确控制。系统操作简单，一键操作即可完成整个张拉过程，控制精度高，可有效提高预应力施工时间、精度、质量和安全。
2.3 智能张拉系统的特点和技术指标
为了使桥梁预应力工程施工质量得到强化控制，为了使《铁路桥涵施工技术规范》的要求得到满足，智能张拉系统根据桥梁施工的实际情况，全面考虑材料、工艺、人员、环境等相关因素的影响，结合铁路预制箱梁的各项技术指标进行设计，其功能和特点非常符合铁路施工的需求。
在张拉作业中应用任务导入模式，在张拉前由系统管理人员负责输入桥梁名称、编号、类型、序号、孔道编号、设计张拉力、理论伸长值、锚外钢绞线回缩、张拉总次数、持荷时间、预应力孔道数、张拉标识（预张、初张、终张）等相关参数；操作人员则负责机具的就位、安装、操作和其他相应的准备工作，数字化操作模式，一键起动就能完成整个张拉过程。
在工艺流程中，预应力智能张拉系统以权限管理的方式，对任务管理和现场操作能够进行有效的规划和分类，固化张拉顺序和程序等工艺参数，使操作人员不能随便改动任何数据，只能根据相应的规程实施张拉，可以使张拉设计意图得到有效的保障。
3.智能张拉系统在高铁箱梁的应用
新建北京至沈阳高速铁路客运专线设计时速每小时350Km，由中铁二十二局集团有限公司负责京沈客专京冀段九标段的施工，本标段位于北京密云区境内，共有457孔预制箱梁。预制箱梁结构为C50混凝土，采用高强度低松弛15.20mm钢绞线，橡胶抽拔管成孔，锚具型号分别为M15-7、M15-8、M15-9、M15-12、M15-13、M15-15。梁场从2016年4月开始施工，自施工开始就一直采用智能张拉系统，目前已完成130孔的箱梁预制，通过使用智能张拉效果明显，张拉力都控制在≤1%范围内，不同步率≤5%，张拉力值精度≤0.5%，位移值精度≤0.2mm，张拉数据见下图：
另外在完成张拉施工之后，系统的软件还可以及时、有效的对相关的数据进行自动处理，并且能够自动计算张拉结果，精确的制作张拉记录报告，自动生成对应钢束的张拉曲线报表，确保了张拉应力及伸长量的准确度，实现了预应力张拉全过程智能化，杜绝了传统人工张拉不同步、精度低、质量难以控制的各种问题，真正意义上提高了张拉施工质量。保证了桥梁预应力张拉施工质量符合规范和设计要求，提高了施工效率、有效地保证了施工进度。
4.智能张拉的优势
以往传统的人工手动张拉，张拉过程预应力损失大，张拉不同步，真实的质量状况难以掌握；而智能张拉采用数字化电脑管理，能够规范张拉过程，减少预应力损失，尽量把人为因素、环境条件影响降到了最低。同时智能张拉系统的自动记录功能和远程监控功能，突破了地域的限制，使项目管理者、监理和业主单位在互联网信息化平台上就能进行实时监控，杜绝了人为篡改数据，能够有效的提高桥梁预应力施工质量。
另外，传统张拉需要两人同时操作油泵，两人测量伸长量，两人记录，张拉完后还要计算伸长量和整理原始数据；而智能张拉则只需要两人照看现场，一人操作电脑，程序自动计算伸长量、生成张拉记录表和曲线图，能够有效节省人工成本。
5结语
综上所述，按照桥梁工程预应力施工的具体情况，传统的预应力张拉工程在施工中存在的问题，通过智能张拉系统的应用，能够较好的完成预应力的张拉，使人为因素对施工质量造成的影响得以避免，使工作人员的工作强度降低，使张拉不同步得到有效解决，为提高预应力张拉的施工质量提供了强有力的技术和设备支持，所以在当前智能化和信息化飞速发展的时期，想要使桥梁预应力工程的质量和安全得以保障，预应力专业化施工中智能张拉系统发挥着不可忽视的作用。
参考文献
[1]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》 TB10002.3-2005；
[2]《铁路桥涵施工技术规范》TB10203-2004；
[3]《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ213-2005；
[4]《铁路桥涵工程施工质量验收验准》TB10415-2003；
[5]《预应力用电动油泵》JG/T319-2011；
[6]《预应力用液压千斤顶》JG/T321-2011；
[7]《位移传感器校准规范》JJF1305-2011。
论文作者:翟熙清
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; 智能论文; 系统论文; 桥梁论文; 拉力论文; 数据论文; 质量论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;