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【摘 要】 桥梁工程的预应力施工采用智能张拉能够解决传统张拉中存在的问题，能够有效地控制施工质量、规范施工、节约投资，正在工程中大力推广。
【关键词】 智能数控张拉；T梁；预应力；精细化；施工控制
前言：
桥梁结构耐久性是影响桥梁安全、结构寿命的关键因素，上部结构的提前损坏如出现早期下挠、开裂等病害和桥梁安全事故发生是国内交通行业日益关注的问题。大量预应力桥梁调查和检测表明，预应力桥梁质量隐患主要来源于预应力张拉施工工艺不规范和缺乏有效的压浆质量控制手段，有效预应力的建立直接关系桥梁安全性、可靠性和使用寿命。如何改进预应力施工技术，如何对桥梁预应力进行有效控制，已经成为亟待解决的重要问题。
一、工程概况
中铁二十局集团有限公司承建的汕湛高速揭博项目T8标段预制梁均为后张法预应力施工，共203片30mT梁、150片20m小箱梁、95片25m小箱梁施工任务。预应力筋采用低松弛高强度预应力钢绞线，抗拉强度为1860Mpa，其力学性能指标符合《预应力混凝土钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。预应力管道采用镀锌金属波纹管，管壁厚度大于0.35mm。锚具采用欧维姆定型锚具，其各项检测指标满足设计及规范要求。张拉设备采用柳州黔桥智能张拉设备，二台泵站配置四个150T千斤顶、二个250T千斤顶，实现多顶同步、对称张拉。
二、张拉施工工艺及方法
待梁板砼达到设计强度的90%以后，且龄期不少于5-7天，方可进行预应力张拉。张拉采取张拉力和伸长量双控，以张拉力控制为主。
（一）张拉前施工准备
1、波纹管安装：预制梁波纹管采用外购镀锌金属波纹管，壁厚0.36mm。波纹管安装严格按设计坐标位置控制。波纹管定位筋采用Φ10圆钢弯制U型卡环，保证波纹管位置。
2、锚垫板安装：锚垫板安装要牢固地安装在钢筋网片上，定位螺栓要拧紧，与孔道严格对中并与孔道端部垂直。
3、钢铰线下料、编束：根据钢绞线实际长度在张拉端预留0.8m作为张拉长度。
4、锚具、千斤顶的安装：安装顺序为：张拉机具检验→工作锚安装→安装工作锚夹片→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→安装工具锚夹片。（二）预应力张拉过程控制
施工前明确张拉过程中控制的环节和关键技术参数，并将相关技术参数在现场予以挂牌，混凝土强度达到设计强度的90%即可进行预应力束张拉和压浆作业。
20m箱梁张拉顺序为100%N2→100%N3→100%N1；
25m箱梁张拉顺序为100%N4→100%N2→100%N3→100%N1；
30mT梁张拉顺序为100%N1→50%N2→100%N3→100%N2；
（三）智能数控张拉系统及工作原理
智能张拉控制系统主要组成部分有：数控张拉系统平台、数控张拉仪和专用千斤顶组成。数控张拉系统操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境。借助智能张拉系统，可以自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，且具有错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程控制，核心是在预应力张拉控制和施工技术总结的基础上，通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变通过人工操纵油泵进行张拉操作，真正地实现了张拉的同步性控制。
通过智能张拉系统平台，输入申请张拉的梁板编号，在填写相关信息之后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，经由监理单位审核批准后，启动“张拉施工控制”智能张拉系统平台界面。输入液压油量控制信息，开始张拉。张拉完成后数据自动上传，通过智能张拉平台系统，对整个张拉进程、延伸率等过程进行全面控制了解。如有不符合质量要求，系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，还原张拉过程，积累工程经验。
（四）智能张拉作业
1、启动数控张拉系统，数控张拉平台系统发出信号，传递给数控张拉仪张拉系统，通过张拉系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉；
2、油泵供油给千斤顶张拉油缸，根据不同梁型采用逐级加载依次上升油压，T梁分四级为10%（初应力即计算伸长值的起点），20%、50%、100%；箱梁按三级加载上升油压，分级方式为10%（初应力即计算伸长值的起点），20%、100%；
3、张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差；
4、张拉过程中，系统将自动校核测量数据，当实际伸长值与理论伸长值相差大于正负6%时，停止张拉。待查明原因，排除问题后，方可进行下一步的工作。
（五）张拉顺序控制：
1、张拉顺序遵循均匀对称，偏心荷载小的原则，以确保结构及构件受力均匀，张拉过程中不产生扭转、侧弯，防止混凝土产生超应力、过大的附加应力与变形。
2、对于T梁N2，第一次只张拉50%设计应力。待N3张拉至100%再回过头来将先张拉的力补张拉至100%设计力。
（六）张拉质量控制：
1、施工中要严格执行梳编穿束工艺，以防索力不均度，钢绞线穿束时相互缠绕。
2、限位板应将写有对应使用规格数字的面对准工作锚板安装，安装后保证工作锚板在锚垫板止口内；
3、保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。
4、工具锚板孔、工具夹片每次涂石蜡。
（七）预应力施工质量控制
1、预应力施工时，所用钢绞线、锚具符合规范、设计要求，张拉千斤顶必须要求及时标定，张拉人员培训合格后持证上岗，张拉前编制专项预应力施工方案，提交监理工程师审核，由富有经验的技术人员指导预应力张拉作业，做好施工记录，并及时与理论计算量对比检查，如偏差较大及时反馈监理工程师，按照监理工程师指定进行处理。 2、预应力张拉满足分级张拉的各级张拉控制应力与目标应力的偏差值不大于1.0%；在持荷过程中，张拉控制应力的偏差值不大于1.0%，工后对锚下有效预应力及压浆密实性能进行检测。
3、张拉过程中，尽可能减少预应力筋与孔道摩擦，避免造成过大的应力损失或使构件出现裂缝、翘曲变形。张拉前进行孔道摩阻试验。
4、预应力张拉控制一般采取张拉力控制，以伸长量进行校核。实际伸长量与理论伸长量的差值需符合设计要求，设计无规定时，其偏差控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因：一是检查锚固性能、钢绞线的弹性模量、预应力管道内有漏浆；二是重新对张拉设备进行工艺试验校核；三是重新进行孔道摩阻测试。根据原因采取措施调整后，方可继续张拉作业。
5、在采用两台千斤顶实施对称和两端张拉时，各千斤顶之间同步张拉力的允许误差宜为±1.5%。张拉至控制应力时，保证具有足够的持荷时间。
6、持荷时间为油泵开启、油压表读数稳定后的稳压时间，不少于5min。
7、为保证张拉过程实现专人操作、专人管理，施工过程必须做好相关的影像资料；须在张拉完成后在对应部位做好醒目标志，避免出现漏张情况。
8、张拉结束后及时进行上拱监测，上拱度值与设计计算的理论值相关较大时，应综合分析考虑，查明原因，并采用有效措施保证预制梁的线形。
三、施工注意事项
1、张拉前的砼养生时间及强度不小于设计设计强度的90%；
2、对预应力钢绞线原材料及穿入张拉管道后的保护，采取包裹塑料布等防止锈蚀的措施，不得在钢绞线原材料存放地点及以穿钢绞线梁端部进行焊接施工，防止焊渣溅落到钢绞线上；
3、张拉采用油表读数及伸长量双控制的方法，如预应力筋的伸长量与计算值超过6%，需查找原因，必须控制在士6%以内；
4、钢束张拉采用两端对称张拉，张拉顺序按设设计要求进行；每束钢绞线张拉完成后，看起断丝、滑丝情况是否在规定范围之内，若超出规定范围，需重新穿束张拉。
四、实例应用
该工法在广东省汕湛高速公路项目桥梁、寨岭大桥，曾岭下大桥、高楼大桥、等项目上部结构施工中得到充分应用，采用智能张拉与智能压浆施工技术，变人工操作为智能机械自动控制，提升张拉精度和压浆密实效果，避免了钢绞线锈蚀，提高了桥梁结构的耐久性，保证了桥梁预应力效果的实现，同时提高了工效，促进了工程施工进度，延长了桥梁的使用寿命，节约了后期维护成本，具有良好的经济效益、社会效益和推广前景。
【关键词】 智能数控张拉；T梁；预应力；精细化；施工控制
前言：
桥梁结构耐久性是影响桥梁安全、结构寿命的关键因素，上部结构的提前损坏如出现早期下挠、开裂等病害和桥梁安全事故发生是国内交通行业日益关注的问题。大量预应力桥梁调查和检测表明，预应力桥梁质量隐患主要来源于预应力张拉施工工艺不规范和缺乏有效的压浆质量控制手段，有效预应力的建立直接关系桥梁安全性、可靠性和使用寿命。如何改进预应力施工技术，如何对桥梁预应力进行有效控制，已经成为亟待解决的重要问题。
一、工程概况
中铁二十局集团有限公司承建的汕湛高速揭博项目T8标段预制梁均为后张法预应力施工，共203片30mT梁、150片20m小箱梁、95片25m小箱梁施工任务。预应力筋采用低松弛高强度预应力钢绞线，抗拉强度为1860Mpa，其力学性能指标符合《预应力混凝土钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。预应力管道采用镀锌金属波纹管，管壁厚度大于0.35mm。锚具采用欧维姆定型锚具，其各项检测指标满足设计及规范要求。张拉设备采用柳州黔桥智能张拉设备，二台泵站配置四个150T千斤顶、二个250T千斤顶，实现多顶同步、对称张拉。
二、张拉施工工艺及方法
待梁板砼达到设计强度的90%以后，且龄期不少于5-7天，方可进行预应力张拉。张拉采取张拉力和伸长量双控，以张拉力控制为主。
（一）张拉前施工准备
1、波纹管安装：预制梁波纹管采用外购镀锌金属波纹管，壁厚0.36mm。波纹管安装严格按设计坐标位置控制。波纹管定位筋采用Φ10圆钢弯制U型卡环，保证波纹管位置。
2、锚垫板安装：锚垫板安装要牢固地安装在钢筋网片上，定位螺栓要拧紧，与孔道严格对中并与孔道端部垂直。
3、钢铰线下料、编束：根据钢绞线实际长度在张拉端预留0.8m作为张拉长度。
4、锚具、千斤顶的安装：安装顺序为：张拉机具检验→工作锚安装→安装工作锚夹片→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→安装工具锚夹片。（二）预应力张拉过程控制
施工前明确张拉过程中控制的环节和关键技术参数，并将相关技术参数在现场予以挂牌，混凝土强度达到设计强度的90%即可进行预应力束张拉和压浆作业。
20m箱梁张拉顺序为100%N2→100%N3→100%N1；
25m箱梁张拉顺序为100%N4→100%N2→100%N3→100%N1；
30mT梁张拉顺序为100%N1→50%N2→100%N3→100%N2；
（三）智能数控张拉系统及工作原理
智能张拉控制系统主要组成部分有：数控张拉系统平台、数控张拉仪和专用千斤顶组成。数控张拉系统操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境。借助智能张拉系统，可以自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，且具有错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程控制，核心是在预应力张拉控制和施工技术总结的基础上，通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变通过人工操纵油泵进行张拉操作，真正地实现了张拉的同步性控制。
通过智能张拉系统平台，输入申请张拉的梁板编号，在填写相关信息之后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，经由监理单位审核批准后，启动“张拉施工控制”智能张拉系统平台界面。输入液压油量控制信息，开始张拉。张拉完成后数据自动上传，通过智能张拉平台系统，对整个张拉进程、延伸率等过程进行全面控制了解。如有不符合质量要求，系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，还原张拉过程，积累工程经验。
（四）智能张拉作业
1、启动数控张拉系统，数控张拉平台系统发出信号，传递给数控张拉仪张拉系统，通过张拉系统控制专用千斤顶按预先系统编制的张拉顺序进行对称均衡张拉；
2、油泵供油给千斤顶张拉油缸，根据不同梁型采用逐级加载依次上升油压，T梁分四级为10%（初应力即计算伸长值的起点），20%、50%、100%；箱梁按三级加载上升油压，分级方式为10%（初应力即计算伸长值的起点），20%、100%；
3、张拉过程中智能张拉平台系统对每一级进行测量和记录，测量每一级张拉后的伸长值的读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差；
4、张拉过程中，系统将自动校核测量数据，当实际伸长值与理论伸长值相差大于正负6%时，停止张拉。待查明原因，排除问题后，方可进行下一步的工作。
（五）张拉顺序控制：
1、张拉顺序遵循均匀对称，偏心荷载小的原则，以确保结构及构件受力均匀，张拉过程中不产生扭转、侧弯，防止混凝土产生超应力、过大的附加应力与变形。
2、对于T梁N2，第一次只张拉50%设计应力。待N3张拉至100%再回过头来将先张拉的力补张拉至100%设计力。
（六）张拉质量控制：
1、施工中要严格执行梳编穿束工艺，以防索力不均度，钢绞线穿束时相互缠绕。
2、限位板应将写有对应使用规格数字的面对准工作锚板安装，安装后保证工作锚板在锚垫板止口内；
3、保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。
4、工具锚板孔、工具夹片每次涂石蜡。
（七）预应力施工质量控制
1、预应力施工时，所用钢绞线、锚具符合规范、设计要求，张拉千斤顶必须要求及时标定，张拉人员培训合格后持证上岗，张拉前编制专项预应力施工方案，提交监理工程师审核，由富有经验的技术人员指导预应力张拉作业，做好施工记录，并及时与理论计算量对比检查，如偏差较大及时反馈监理工程师，按照监理工程师指定进行处理。 2、预应力张拉满足分级张拉的各级张拉控制应力与目标应力的偏差值不大于1.0%；在持荷过程中，张拉控制应力的偏差值不大于1.0%，工后对锚下有效预应力及压浆密实性能进行检测。
3、张拉过程中，尽可能减少预应力筋与孔道摩擦，避免造成过大的应力损失或使构件出现裂缝、翘曲变形。张拉前进行孔道摩阻试验。
4、预应力张拉控制一般采取张拉力控制，以伸长量进行校核。实际伸长量与理论伸长量的差值需符合设计要求，设计无规定时，其偏差控制在±6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因：一是检查锚固性能、钢绞线的弹性模量、预应力管道内有漏浆；二是重新对张拉设备进行工艺试验校核；三是重新进行孔道摩阻测试。根据原因采取措施调整后，方可继续张拉作业。
5、在采用两台千斤顶实施对称和两端张拉时，各千斤顶之间同步张拉力的允许误差宜为±1.5%。张拉至控制应力时，保证具有足够的持荷时间。
6、持荷时间为油泵开启、油压表读数稳定后的稳压时间，不少于5min。
7、为保证张拉过程实现专人操作、专人管理，施工过程必须做好相关的影像资料；须在张拉完成后在对应部位做好醒目标志，避免出现漏张情况。
8、张拉结束后及时进行上拱监测，上拱度值与设计计算的理论值相关较大时，应综合分析考虑，查明原因，并采用有效措施保证预制梁的线形。
三、施工注意事项
1、张拉前的砼养生时间及强度不小于设计设计强度的90%；
2、对预应力钢绞线原材料及穿入张拉管道后的保护，采取包裹塑料布等防止锈蚀的措施，不得在钢绞线原材料存放地点及以穿钢绞线梁端部进行焊接施工，防止焊渣溅落到钢绞线上；
3、张拉采用油表读数及伸长量双控制的方法，如预应力筋的伸长量与计算值超过6%，需查找原因，必须控制在士6%以内；
4、钢束张拉采用两端对称张拉，张拉顺序按设设计要求进行；每束钢绞线张拉完成后，看起断丝、滑丝情况是否在规定范围之内，若超出规定范围，需重新穿束张拉。
四、实例应用
该工法在广东省汕湛高速公路项目桥梁、寨岭大桥，曾岭下大桥、高楼大桥、等项目上部结构施工中得到充分应用，采用智能张拉与智能压浆施工技术，变人工操作为智能机械自动控制，提升张拉精度和压浆密实效果，避免了钢绞线锈蚀，提高了桥梁结构的耐久性，保证了桥梁预应力效果的实现，同时提高了工效，促进了工程施工进度，延长了桥梁的使用寿命，节约了后期维护成本，具有良好的经济效益、社会效益和推广前景。