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预应力智能张拉系统运用与控制
杨磊 李双
江苏省镇江市路桥工程总公司 212000
摘要:公路桥梁中最常用的梁式桥,以预应力混凝土结构形式的桥梁日益显出广阔的应用
前景。传统的预应力张拉施工的人为因素过多和张拉机械设备的落后,造成的张拉不合格现象也日益凸显。预应力智能张拉系统的出现,有效地提高预应力构件的施工质量。
关键词 预应力 张拉 传统 智能
1.前言
随着我国经济建设的发展,桥梁建设出现了新高潮。公路桥梁中最常用的梁式桥,以预应力混凝土结构形式的桥梁日益显出广阔的应用前景。因后张法预应力构件具有的特性,使其在桥梁建设方面得到了广泛的应用,特别对于大跨径桥梁。张拉施工质量的好坏,会直接影响结构的耐久性。传统的预应力张拉施工的人为因素过多和张拉机械设备的落后,造成的张拉不合格现象也日益凸显。纯靠施工人员凭经验手动操作,误差率很高,无法保证预应力施工质量。不少桥梁因为预应力施工不合格,被迫提前进行加固,严重的甚至突然垮塌,给社会造成了巨大的生命财产损失。经过对预应力智能张拉系统的实践运用和研究,有效地提高预应力构件的施工质量。 2.工程概况
高淳至芜湖高速公路(江苏段)GW-4施工标段路线全长为3.864km,总造价2.25亿。本标段共有桥梁5座,其中主线跨宁高新通道大桥第三、四两联上部结构为跨径25m的装配式预应力混凝土箱梁,小计96片;环北河大桥有跨径25m的装配式预应力混凝土箱梁64片,总计160片。25m装配式预应力混凝土箱梁每片设计8束预应力筋,中跨梁N1、N2束为3根钢绞线,N3、N4束为4根钢绞线;边跨梁钢绞线均为4根。根据实测钢绞线弹性模量计算出的实际张拉伸长值;除边跨梁N4束为173mm外,其余钢束皆为172mm。 3.传统张拉工艺的不足
3.1详细分析
对传统张拉工艺的不足之处,从预应力张拉机械设备和操作人员上进行分析(见图2)。从诸多因素看来,利用传统的预应力张拉工艺已经满足不了现代桥梁建设的质量要求。
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图1 工程范围示意图
机 械 设 备 因 素 油泵设备差异,进油、回油速度不一致 油表量程大、精度小 油表和千斤顶必须一一对应 千斤顶重量较大,操作不便 伸长值需人工量算,存在安全隐患 无法精确量测夹片回缩值 需要工人较多,至少4人,经济效益低 施工人员素质存在差异,不能保证张拉工作同步进行 伸长时测量不准确,精度低 持荷时间无法保证,预应力损失大 持荷时人工张拉不能做到随时补张 卸载不平稳,冲击夹片,降低夹片使用寿命 人 为 因 素 传统的预应力张拉工艺已不能满足现代桥梁建设的质量要求 图2 传统预应力张拉设备缺点因果图
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3.2要因确认
针对因果图中所列出的2个末端原因,从对影响程度是否严重来进行论证,最终将这2条末端原因都确认为主要原因。(详见表2)
表2 要因确认表 序号 末端原因 确认方法 要因论证 对结果的影响程度 确认 《公路桥涵技术规范》(JTG/T F50-2011)7.12.2第2款规定“张拉力控制应力的精度宜为±15%”;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%”。传机械设备因现场调查 统设备精度不足,无法保证有效预应力的1 素 内业检查 精度。有效预应力不足会降低梁的承载力,使梁体过早出现裂缝,下挠超限;有效预应力偏大导致预应力筋安全储备不足,梁体会出现过大变形或裂纹,甚至脆性破坏,减少构件的使用寿命。 严重 要因 2 《公路桥涵技术规范》(JTG/T F50-2011)7.12.2第1款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2%”,第2款规定“保证千斤顶有足够的持荷时间”。人为人为因素 现场调查 操作很难做到完全同步,导致两端伸长值相差较大,存在安全隐患。持荷时间也得不到保证,且做不到随时补张,预应力损失较大,有效预应力偏小。 严重 要因 4.预应力智能张拉系统
4.1智能张拉系统组成
HX3826预应力智能张拉检测系统的组成,如图3所示。
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图3 HX3826预应力智能张拉检测系统的组成
4.2预应力智能张拉检测仪
此设备为超高压动力输出装置,它的作用主要是为梁体的张拉装置(穿心式千斤顶)提供可靠、稳定的提升动力,具有自动切换油路、保压、卸荷、回程等功能。(如图4所示)
该设备能够精准的实现程序所设定的相关控制命令,通过无线通讯接口与计算机进行实时数据交换。采用成熟技术确保数据通讯的可靠交互。
图4 预应力智能张拉检测仪及其尺寸示意图
4.3智能轻量化穿心式千斤顶
它采用新型密封件,高压自增强油缸强度,优化千斤顶结构尺寸,在保证千斤顶行程,油压不变的前提下,重量比常规穿心式千斤顶减轻30%~45%使千斤顶的重量,出力比达到0.6:1,同时千斤顶长度和外径减小,能减小预留钢绞线的长度,可广泛应用于先张法和后张法的预应力施工。自身附带电子位移传感器和压力传感器,用于千斤顶内杠伸长量的测试和千斤顶输出力值的测量。具有精度高、误差小、量程大、移动平顺等特点。(如图5所示)
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