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1、智能數控張拉施工工藝卞桂榮 李寶枝 常溧高速公路1、 序言 本文論述了預應力智能張拉系統原理及工藝流程，闡述智能張拉系統在施工中與傳統張拉相比具有其技術經濟先進性。常州至溧陽高速公路CL-5標段路線起點樁號為K41+700,位于溧陽市上黃鎮境內，外圩村北側；終點樁號為K46+300，位于溧陽市溧城鄉境內，石塘村和后莊村東側，路線主線長4.60公里，雙向四車道，寬度28m。本協議段中中河大橋預制箱梁的重要工程量為：25m箱梁共計128榀、29m箱梁24榀，最重為29m邊跨梁（箱梁最重約為90t）；石界灘特大橋預制箱梁的重要工程量為：25m箱梁共計372榀，均采用就地預制、預應力后張法工藝施工。箱2、梁預制場生產場區布置于K43+418路線左側，占地面積約14畝，共布置箱梁地胎膜18個。2、工藝闡述的主題內容及合用范圍該工藝重要闡述預制箱梁智能張拉，同樣合用于空心板梁、連續梁、連續剛構等結構的張拉，也可用于邊坡錨索、先張法等施工。3、工藝所執行的重要規范、規程、標準預應力混凝土用鋼絞線GB/T5224-2023預應力筋用錨具、夾具和連接器GB/T 14370-2023公路工程質量檢查評估標準（JTGF80/1-2023）公路橋涵施工技術規范（JTG/T F502023）常州至溧陽高速公路CL-5標工程橋梁施工圖4、預應力智能張拉系統工作原理及工藝流程圖4.1 智能張拉系統及工作原理本工程采3、用的智能張拉系統由主機、油泵、千斤頂三大部分組成。該系統以應力為控制指標，伸長量誤差作為校對指標。系統通過傳感技術采集每臺千斤頂的工作壓力和鋼絞線的伸長量（含回縮量）等數據，并適時將數據傳輸給系統主機進行分析判斷，同時張拉設備接受系統指令，適時調整變頻電機工作參數，從而實現高精度適時油泵電機的轉速，實現張拉力及加載速度的精確控制。系統還根據預設的程序，由主機發出指令，同步控制每臺設備的每一個機械動作，自動完畢整個張拉過程。壓力傳感器在張拉過程中負責采集千斤頂油缸的壓力值，通過下位機傳給控制主機，主機根據標定參數換算成拉力值。位移傳感器在張拉過程中負責采集鋼絞線伸長量（含回縮量）值，通過下位機傳4、給控制主機。 千斤頂 智能芯片 數據信號控制信號 壓力采集裝置計算機主控制系統無線傳輸 位移采集裝置 電機 油泵 圖1張拉系統工作原理圖4.2智能張拉工藝流程 圖2工藝流程5、施工方法說明和重要設備等資源的配置5.1施工方法說明和傳統張拉相比，預應力智能張拉系統運用計算機控制技術，實現了預應力張拉全過程自動化，具有張拉力到位，同步精確，自動控制張拉應力、延伸量、加載速率、停頓點、持荷時間等要素的特點，同時還實現了適時監控、規范管理、保證數據真實可靠等管理功能，能有效杜絕人為因素干擾，保證預應力張拉施工質量。本工程預制箱梁張拉采用120T千斤頂進行數控張拉，兩個千斤頂對稱張拉，以石界灘特大橋425、跨右-4箱梁N1（高）束張拉控制應力0%、20%、100%進行闡述。表1 計算理論伸長量176mm張拉控制說明:現場鋼絞線根據設計規定采用低松弛s15.20鋼絞線，張拉控制應力為：010%應力20%應力con(持荷5min錨固) 。伸長值：LL1+L2；式中：L1為初應力到最大張拉應力間的實測伸長量；L2為相鄰級應力張拉伸長量差值。張拉前一方面由技術員將張拉鋼束按照張拉順序進行編號輸入計算機中。計算機同張拉設備進行鏈接，準備工作做好后，啟動電源鍵，按順序一鍵完畢鋼絞線的張拉。張拉過程界面見下圖：圖3 準備張拉，壓力、位移均為0圖4 應力10%時張拉應力兩端分別為3.78MPa、3.83MPa；6、位移量為12.1mm、16.8mm圖5 應力20%時張拉應力兩端分別為7.58MPa、7.5MPa；位移量為22.0mm、26.3mm圖6 應力100%張拉應力兩端分別為37.39MPa、37.56MPa；位移量為97.8mm、97.4mm表2 張拉伸長量自動生成結果分析：上表為電腦終端顯示最終伸長量為174.4mm，誤差為-0.9%，遠遠小于規范規定的6%。5.2重要資源配置機械名稱規格型號數量（臺）智能千斤頂1200KN2液壓泵Y10012-42筆記本電腦聯想1手拉葫蘆5T2切斷機qgw-126、施工操作要點及工藝規定和技術措施6.1施工中要嚴格執行梳編穿束工藝，以防索力不均度，鋼絞線穿束7、時互相纏繞。6.2限位板應將寫有相應使用規格數字的面對準工作錨板安裝，安裝后保證工作錨板在錨墊板止口內；6.3保證限位板、千斤頂、工具錨板同軸。6.4張拉控制力達成穩定后方可錨固，夾片互相間錯位不宜大于2mm，露出錨具外高度不應大于4mm。6.5工具錨板錐孔、工具夾片應經常涂潤滑劑。7、質量標準、卡控點防范措施和專項檢查要素7.1質量標準質量標準1、預應力鋼材的張拉施工時的實際伸長值與理論伸長值差值應符合設計規定，或按規范規定控制在-6%+6%以內，否則應暫停張拉，待查明因素并采用措施予以調整后，才可繼續進行張拉。2、每束鋼絞線最多只允許出現一絲斷絲，每個斷面斷絲總和不得超過該斷面鋼絲總數的18、%3、兩端對稱均勻張拉7.2卡控點防范措施7.2.1千斤頂的設備安裝、調試 安裝限位板，限位板有止口與錨板定位，工作錨環必須在限位槽內 安裝專用千斤頂，千斤頂止口應對準限位板 安裝工具錨，應與前端張拉錨具對正，使孔位排列一致，不得使鋼絞線在千斤頂的穿心孔發生交叉，以免張拉時出現失錨事故，工具錨夾片均涂退錨靈。 開動油泵，將千斤頂活塞來回打出幾次，以排出也許殘存于千斤頂缸體中的空氣7.2.2 張拉 智能張拉設備在啟動前應對其參數進行設立，根據設計規定按設計張拉力的10%、20%、100%進行張拉，中間各需穩壓一次。 張拉完畢后穩壓，穩壓完畢后油泵自行回頂，進行下一束的張拉 張拉數據用專用存儲器導9、出。7.3專項檢查要素序號分項工程工序名稱執行人標準與規定檢查時段檢查情況檢查人1技術交底工作施工方案交底施工員編制，總工審核，施工員交底全員覆蓋開工前2安全培訓交底施工員編制，生產副經理審核，安全員主持、施工員交底全員覆蓋開工前3設備驗收張拉設備及儀表施工員長期不使用張拉次數超過200次標定期間超過半年開工前4電腦及軟件施工員方案規定張拉前5砼工程張拉時的混凝土強度施工員、實驗員設計交底張拉前6錨墊板后方砼密實度施工員無蜂窩，密實張拉前7材料預應力筋損傷施工員表面無損傷張拉前8人員操作工是否持證上崗，人證相符 安全員持證上崗張拉前9安全張拉作業區域是否設立警示標志，無關人員嚴禁入內 安全員方10、案規定張拉全過程10檢查用電是否符合規定（電箱、電源線、電器開關、漏電保護裝置）安全員方案規定張拉前11張拉操作平臺是否符合方案規定施工員方案規定張拉前12張拉時千斤頂后方不得站人，且后方設立安全擋板施工員、安全員方案規定張拉全過程13智能張拉張拉過程控制施工員出現壓力表讀數異常或損壞、預應力筋斷絲、滑絲、混凝土破例等情況，應立即停止張拉，查明因素采用措施后再進行張拉張拉時表3智能張拉專項檢查要素8、施工工藝所涉及的實驗檢測內容及檢測索引的檢查標準規范1、精確施加應力 專為“后張拉法”全自動預應力智能精確張拉工藝而設計，設備全自動化，有助于預應力張拉的精確施工，避免人為因素對數據的影響。將誤差11、范圍縮小至1%。2、實時校核伸長量，實現“雙控” 系統傳感器實時采集鋼絞線數據，反饋到計算機，自動計算伸長量，及時校核伸長量誤差是否在6%以內，實現應力與伸長量雙控。（公路橋涵施工技術規范7.6.2款規定：預應力筋采用應力控制方法張拉時應以伸長量進行校核，其偏差應控制在6%。）3、對稱同步張拉采用力與位移的雙控同步技術，一臺計算機控制兩臺或多臺千斤頂同時、同步對稱張拉，實現“多頂同步張拉”工藝。4、規范張拉過程，減少預應力損失張拉數據實現數據庫管理，預存張拉工藝參數于數據庫內，根據梁號孔號即可實現自動張拉，張拉結果數據自動存儲在數據庫內，可查閱、下載和即時打印。5、 卸載速度緩慢，避免沖擊損傷12、夾片，減少內縮量。 公路橋涵施工技術規范7.6.2款規定：錨固階段張拉端預應力筋的內縮量，應不大于設計規定或表7.6.2所列允許值。9、 安全風險分析、防范措施和專項檢查要素9.1安全風險分析 該工序的安全風險重要有張拉作業時錨夾具彈出傷人、高壓油泵與千斤頂連接不牢固液壓油擠出傷人、觸電危險。9.2防范措施 張拉時作業區應設警告標志，無關人員嚴禁入內；預應力施工人員應在千斤頂兩側操作，不得在端部來回穿越；油泵操作人員要戴防護眼鏡；張拉操作地點上、下垂直方向嚴禁其他工種同時施工；電線接頭等應定期檢查，保證不透水、不漏電，雨天張拉時，還應架設防雨棚。10、實行過程中所遇問題及解決方案 在現場實際操13、作過程中，由于是初次在預制箱梁中大力推廣運用智能張拉設備，所以我部在張拉過程中為校核智能張拉數據的準確性和可靠性，采用了對部分預制箱梁進行人工鋼尺量值、人工讀取油壓表讀數的措施與同步進行智能張拉控制的讀數予以及時比較，發現通過同一榀梁智能張拉的人工讀數與智能張拉顯示數據存在一定的誤差，雖然最終的結果和精度均符合規定，但是這個方面仍然需要我們和廠家技術部門進行進一步的溝通和論證。 數控張拉在常溧高速公路項目應用中存在以下幾個方面的問題及相關解決方案：10.1設備連接存在問題：數控張拉千斤頂、數控計算機、油泵局域網無線連接不穩定，在一定限度上導致誤工。解決方案：所以要加強對設備的維保。10.2計算14、機系統存在問題：計算機軟件系統不穩定。解決方案：數控張拉軟件對計算機規定較高，計算機的系統必須保證穩定，否則易導致張拉中斷，要對計算機定期查殺病毒和軟件維護。10.3環境影響存在問題：數控張拉設備對工作環境規定較高，高溫及寒冬容易導致系統誤差。解決方案：需避開高溫、雨天施工。10.4數據輸出存在問題：張拉數據可以設立更改，一定限度上減少了智能張拉系統精度的可靠性解決方案：進一步優化智能張拉系統，加強設備的軟件能力。11、工藝措施與傳統手工張拉經濟技術比較序號比較內容傳統手工張拉預應力智能張拉系統1張拉力精度伸長率的允許誤差612自動補張拉無此功能張拉力下降1%時，錨固前自動補張拉3伸長量測量與15、校核用鋼尺人工測量張拉伸長值，受環境、人為影響，測量出來的伸長值波動較大自動測量，及時準確，及時校核，與張拉力同步控制，實現”雙控”4對稱同步根據壓力表讀數控制張拉力，依靠對講機、喊話擬定張拉同步限度，無法保證張拉同步性和精確度同步精度高，計算機控制實現多頂同步對稱張拉5加載速度與持荷時間隨意性較大，往往過快按程序設定速度加載，按規范規定期間持荷，排除人為干預6卸載錨固瞬時卸載，回縮時對夾片導致沖擊，回縮量大可緩慢卸載，避免沖擊夾片受傷，減少回縮量7回縮量變化無法精確測定錨固后回縮量可控制油壓慢卸，分析回縮量8預應力損失張拉過程預應力損失大張拉過程規范，損失小9張拉記錄人工記錄，容易犯錯自動記錄10安全保障邊張拉邊測量伸長量，有安全隱患操作人員遠離非安全區，安全可靠11經濟效益張拉過程需要多人操作只要2人同時作業