摘要: 桥梁预应力施工质量是保证桥梁结构质量安全和耐久性的关键工序，是结构安全质量的生命线。为了提高桥梁预应力施工质量，采用预应力智能张拉系统，在西外环十七标段预制梁场投入使用。通过张拉质量、安全、工效等各方面对比分析智能张拉工艺与传统手工张拉工艺，证明采用智能张拉工艺效果良好，质量、安全、工效等各方面都远远优于传统手工张拉。

关键词:桥梁;预应力施工;智能张拉

1. 工程应用实例

应用预应力智能张拉设备张拉XX高速30m箱梁53片、XY高速30m箱梁179片，共232片箱梁，通过张拉质量、安全、工效等各方面对比分析智能张拉工艺与传统手工张拉工艺，证明采用智能张拉工艺效果良好，质量、安全、工效等各方面都远远优于传统手工张拉。

2. 工艺简介

预应力智能张拉系统是利用计算机控制技术，实现预应力张拉全过程自动化，具有张拉力到位，同步精确，自动控制张拉应力、延伸量、加载速率、停顿点、持荷时间等要素的特点，同时还能实现实时监控、规范管理、确保数据真实可靠等管理功能，能规避人为因素干扰，能保证预应力张拉施工质量。

3. 工作原理

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（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率的实时精确控制。

4. 张拉工作流程

4.1 张拉参数输入

4.1.1首先技术员确定每一片箱梁编号（编号是唯一的，不允许重复），并计算出梁的每个孔道钢束的控制力（kN）和理论上伸长量(mm)，以及确定孔道张拉工艺顺序。

4.1.2技术员根据张拉设备标定报告，把标定方程式从主泵站触摸屏输入。

4.1.3技术员把需要张拉梁构件的钢束控制力（kN）和理论伸长量(mm)，按照孔道编号依次输入主泵站触摸屏。输完后必须进入张拉画面， 按孔道编号调出张拉参数， 验证电脑计算出的15%、30%、100%油压值是否和人工计算的数值一致，如果不一致请检查标定方程式入是否正确。

4.1.4技术员对张拉操作员进行技术交底，交代梁编号、孔道编号、对应控制力、理论伸长量、张拉工艺顺序。

4.1.5张拉操作员根据张拉工艺顺序，输入梁编号，按孔道号调出张拉参数，点击“自动张拉启动”按钮，张拉系统就可以自动完成该孔道：送油张拉、中间分级停顿保压、回油锚固等动作，同时自动检测并记录油压值及活塞伸出值。(张拉参数相同的梁构件，只要输入不同的梁编号，就可以重复调用孔道号，自动完成张拉)

4.1.6利用监控电脑生成报表、打印报表。

4.2 操作注意事项：

4.2.1操作人员必须经过培训，能熟练操作，并指定专人保管和维护设备。

4.2.2张拉施工前，检查千斤顶与主机是否对应，油管、信号线连接是否完全正确。

4.2.3施工时，防止高压油管被尖锐物划伤，如发现油管表面有划伤，及时更换。

4.2.4首次使用设备应先进行空载运行，排空千斤顶内空气，检查设备运行是否正 常，油管、接头是否漏油。

4.2.5梁端面必须安装防护挡板，张拉泵站必须放在梁的侧面，尽可能远离千斤顶，张拉过程中梁两端禁止站人，在千斤顶回油过程中，禁止用手触摸千斤顶或松工具夹片或换工具锚。

4.2.6施工完后，应先使千斤顶完成卸荷，再进行高压油管拆卸，严禁带压力拆卸高压油管。高压油管拆除后，应带上接头盖或用塑料袋包好，避免灰尘，杂物进入油管。

4.2.7设备长期存放后重新使用，在高压油管连接时，必须清洗干净连接，避免将灰尘、杂物带入液压系统中。使用前，必须首先排除系统中的空气，更换千斤顶中的易损件，进行空载运行检查设备是否运行良好。

4.2.8使用一定期限后，应检查液压油是否变质，如变质则需要清理油箱、更换新液压油。

5. 实施效果

现场通过人工尺量15%、30%、100%应力对应的伸长量，算出的实际钢绞线伸长量在规范规定的±6%范围内，且与智能张拉显示的伸长量偏差不大。数据见表2至表4，实施效果图见图13、14，对比分析表明，采用智能张拉设备张拉是有效的、正确的、可行的。

通过张拉质量、安全、工效等各方面对比分析智能张拉工艺与传统手工张拉工艺，证明采用智能张拉工艺效果良好，质量、安全、工效等各方面都远远优于传统手工张拉。具体分析见表5所示。

6.2 经上述对比分析，智能张拉工艺有五大优点：

6.2.1精确施加应力

智能张拉系统能精确控制施工过程中所施加的预应力力值，将误差范围由传统张拉的±15%缩小到±1%（《公路桥涵施工技术规范》7.12.2第2款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5%”）。

6.2.2及时校核伸长量，实现“双控”

系统传感器实时采集钢绞线伸长量数据，反馈到计算机，自动计算伸长量，及时校核伸长量是否在±6%范围内，实现应力和伸长量同步“双控”。（ 《公路桥涵施工技术规范》7.6.3第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%内”。）

6.2.3对称同步张拉

两套设备同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉”工艺。（ 《公路桥涵施工技术规范》7.12.2第款1规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2%。”）

6.2.4规范张拉过程，避免预应力损失

实现了张拉程序只能控制，不受人为、环境因素影响；停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合桥梁设计和施工技术规范要求，避免或大幅减少了张拉过程中有效预应力的损失。（《公路桥涵施工技术规范》7.12.2第款2规定“保证千斤顶具有足够的持荷时间（5分钟）”）

6.2.5自动生成报表杜绝数据造假

6.3 综合用工分析

用传统张拉设备进行箱梁两端对称张拉，最少需要6人，张拉完成一片箱梁需60分钟（安装千斤顶一束需要2.5min，一端共8束，共耗时2.5×8=20min+一束需5min，每端8束2个顶，张拉持荷共4×5=20min+尺量钢绞线伸长量并计算校核一束需2.5min，共8束，共需8×2.5=20min），一般情况下一天能张拉6片箱梁。折算成一个人完成一片箱梁张拉需要6h。

用智能张拉设备进行箱梁两端对称张拉，只需4人就可轻松完成张拉，张拉一片箱梁需40分钟（安装千斤顶20min+张拉持荷20min），一般情况下一天能张拉8片箱梁。折算成一个人完成一片箱梁张拉需要2.67h。

7. 归纳总结

通过工程实际的应用，预应力智能张拉施加的预应力力值大小得到了精确控制，降低了由于预应力施加不足或超过引起的桥梁开裂、下挠、破坏等风险，有利于保证结构安全，提高耐久性，延长使用寿命，降低养护维修成本；实现了对称同步张拉，消除了对称张拉不同步对结构造成的扭曲等危害。同时，通过规范张拉过程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；智能张拉系统能及时发现施工过程中存在的各种质量问题，如锚下砼开裂、下陷，滑丝、断丝，张拉控制应力采用错误等重大质量隐患，从而得到及时排除，消除了结构质量隐患，促进了标准化和精细化施工；通过预应力智能张拉系统的应用，能减少人工投入，大幅提升桥梁质量，同时从根本上避免或减少张拉安全事故。