预应力智能张拉系统运用与控制 - 图文

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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