T梁预应力智能张拉精细化施工工艺及施工控制

第３６卷，第４期　２　０　１　１年８月　公　路　工　程　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．４　Ａｕｇ．，２０　１　１　Ｔ梁预应力智能张拉精细化施工工艺及施工控制　唐前松　（湖南省风大高速公路建设开发有限公司，湖南风凰４１６２００）　［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］Ｔ梁；预应力；智能张拉；精细化；施工控制　【中图分类号】Ｕ　４４５．４６　［文献标识码］Ｂ　［文章编号】１６７４－０６１０（２０１１）０４－０１５５－０３　Ｔ　Ｂｅａｍ　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｅｎｓｉｏｎ　Ｆｉｎｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＴＡＮＧ　Ｑｉａｎｓｏｎｇ　（Ｈｕｎａｎ　Ｆｅｎｇｄａ　Ｅｘｐｒｅｓｓ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ，Ｆｅｎｇｈｕａｎｇ，Ｈｕｎａｎ　４１６２００，　Ｃｈｉｎａ）　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］Ｔ－ｂｅａｍ；Ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｅｎｓｉｏｎ；ｆｉｎｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｏ　引言　大量在役的预应力桥梁调查和检测结果表明，　相当部分的预应力桥梁质量隐患来源于预应力张拉　施工不规范和缺乏有效的质量控制手段。如何改进　和细化施工技术使预应力张拉能有效地完成，如何　提高预应力施工质量，保证了桥梁结构安全和耐久　性，降低了桥梁全寿命周期成本。　１　工程概况　把总湾特大桥位于凤凰县都里乡把总湾村东侧　山坡上，路线向西穿过底下冲沟及沿南侧山体展线，　位于岩门口村南侧的半山坡上，桥梁中心桩号为：　ｋ１７＋８５０，起终点桩号：ｋ１６＋７７０～ｋ１９＋９３０，全长　２　１６０　ｍ，桥面宽度２×１２．０　ｍ，双向四车道。桥梁　对整个桥梁预应力工程加以控制，已经成为亟待解　决的重要问题。然而，传统的预应力张拉控制方法　由于受到监测手段的限制，其同步精度根本无法保　证。张拉中停顿时间不充分，使得预应力筋回缩、锚　具变形等原因引起的预应力损失十分大，严重影响　跨径组成为５４×４０（ｍ）预应力混凝土Ｔ梁，单幅桥　梁片数５片，共５４０片Ｔ梁，其中中跨中梁１５６片，　中跨边梁１０４片，边跨中梁１６８片，边跨边梁１１２　片；梁间距２．４０　Ｉｎ，预制梁长中跨为３９．２０　ｉｎ；边跨　有效预应力的建立。如何严格控制有效预应力的大　小及其不均匀度，确保桥梁预应力张拉施工质量符　合设计和规范要求，是解决当前因施工不当而造成　桥梁预应力病害问题的最有效、最直接的方法，具有　为３９．５２　ｍ；预制梁高２．５　ｍ。主桥上部采用预应力　混凝土连续Ｔ梁，先简支后结构连续，按全预应力　构件设计。主梁采用Ｃ５０混凝土，采用高强低松弛　重大的现实意义。本文依托凤大高速公路把总湾特　大桥４０　ｍ　Ｔ桥梁预应力施工，实行桥梁预应力智能　预应力钢绞线，其抗拉强度标准值　＝１　８６０　ＭＰａ，　直径为ｌ５．２０　ｍｍ，面积为１３９．０　ｍｍ　，弹性模量　。　张拉精细化施工技术，对预应力张拉实时全程跟踪、　智能控制、及时纠错。基本上消除了人工张拉中测　＝１．９５×１０５　ＭＰａ。预制Ｔ梁正弯矩钢束采用ｌ５—　８型、１５—９型系列锚具及其配件，预应力管道采用　圆形金属波纹管；预制梁在墩顶处的负弯矩钢束采　用ＢＭ１５—４型扁锚及其配件，管道采用扁形金属波　量精度较低，容易引发人员伤害安全事故存在的问　题，减少环境与人为等因素的影响，切实有效的控制　锚下预应力的大小，改进施工工艺和规范张拉过程，　【收稿日期】２０１１一Ｏ４—２Ｏ　【作者简介】唐前松（１９７４一），男，湖南邵阳人，高级工程师，主要从事公路桥梁施工与管理工作。　１５６　公路工程　３６卷　纹管。　单位审核批准后，施工单位启动“张拉施工控制”智　能张拉系统平台界面。由ＬＺ一５９０１智能张拉系统　２智能张拉系统及工作原理　桥梁预应力张拉智能控制系统主要组成部分　输出液压油量控制信息，通过专用千斤顶液压终端　来达到智能控制张拉的目的。张拉完成后数据自动　上传，通过智能张拉平台系统，施工单位、监理、业主　可以根据预先设定的用户权限登录平台系统，对整　个张拉进度、延伸率、起拱度等过程进行全面控制了　有：①智能张拉系统平台；②ＬＺ一５９０１智能张拉　仪；③专用千斤顶组成。见图１～图３。　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，还可原张拉过程，　积累工程经验。同时，该智能张拉系统与传统张拉　方式相比，能够使业主、监理、施工单位、检测单位在　同一个平台上进行交互，而交互的媒介是通过互联　网，因而突破了地域的限制，实现质量管理的严密　图１　智能张拉系统平台　性。张拉过程中产生的数据都能够通过无线网络反　智能张拉系统操作简单，界面人性化，适应各种　映到业主面前，便于业主进行施工质量控制。　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　３智能张拉施工工艺　泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生　３．１张拉设备安装　成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，　在张拉作业之前，相关技术人员和监理人员对　且具有错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程控　构件进行检验，其检验结果符合质量标准要求方可　制，核心是在预应力张拉控制和施工技术总结的基　进行张拉。经平台系统监理单位审核批准后，张拉　础上，通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变了　控制系统才能启动。根据此设备的使用说明及要　传统的通过人工来操纵油泵进行张拉操作，真正地　求，现场施工作业人员开始收编穿索、穿索、安装千　实现了张拉的同步性控制。　斤顶（工作锚及夹片）等施工程序，具体安装程序如　下：　①安装限位板，限位板有止Ｉ＝ｌ与锚板定位；　②安装专用千斤顶，千斤顶止Ｉ＝Ｉ应对准限位　板，见图４。　圈２　ＬＺ一５９０１智能张拉系统　图３专用干厅顶　图４专用千斤顶安装示薏图　施＿［单位根据系统预先设定的小Ｈ账号、角色　安装上具锚，应与前端张拉端锚具对正，使　和使用权限，通过智能张拉系统平台，输入申请张拉　孔位排列一致，不得使钢绞线在千斤顶的穿心孔发　的梁板编号，即可提取张拉要素，在填写相关信息之　生交叉，以免张拉时出现失锚事故，工具锚夹片均匀　后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张　涂退锚灵。　拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，经由监理　④连千斤顶油管，接油表，接油泵电源。　第４期　陈临安：Ｔ梁预应力智能张拉精细化施工工艺及施工控制　１５７　⑤开动油泵，将千斤顶活塞来回打出几次，以　排出可能残存于千斤顶缸体中的空气。　３．２智能张拉　①启动张拉智能平台系统后，现场操作人员、　监理员现场摄像，由现场操作人员启动张拉程序见　图５。　智能张拉平台系统发出信号，传递给ＬＺ一５９０１　智能张拉仪张拉系统，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，按五级加载过　程依次上升油压，分级方式为１０％（初应力即计算　伸长值的起点），２０％、４０％、６０％、８０％、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活塞伸长值的　读数，并随时检查伸长值与计算值的偏差；　④张拉时，通过智能张拉系统平台和ＬＺ－５９０１　智能张拉系统控制好专用千斤顶加载速度，确保给　油平稳，持荷稳定，见图６。　⑤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％时系统　将自动报警，停止张拉。待查明原因，排除问题后，　方可进行下一步的工作。　图５启动张拉程序　图６张拉控制　４　智能张拉精细化施工控制　由于预应力混凝土结构施工工艺较复杂、技术　难度大，预应力施工无法直观地检查其质量，在质量　认证中属于很难检查其结果的特殊控制过程。只有　通过控制其过程包括控制预应力材料、设备、施工人　员、施工工艺等来控制施工质量。关于这方面的预　应力张拉质量控制方法在许多技术规范、操作规程、　施工手则中有很详细的要求，这里就不赘述了，现就　结合项目实际张拉情况简要总结几点质量安全控制　要点。　４．１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。此外，安排张拉顺序还应考虑到尽量减　少张拉设备来回移动次数。　②对于Ｔ梁横向两束并排，其中一束只张拉　５０％设计应力。另一束张拉至１００％设计应力，再　回过头来将先张拉的力补张拉至１００％设计力，尽　量做到横向对称，避免横向产生偏心造成平弯开裂　现象。　③对于同一束扁锚如采用分索张拉应从中心　孑Ｌ开始张拉，再对称进行。　４．２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张拉控制力达到稳定后方可锚固，夹片相互　间错位不宜大于２　ｎｌｎｌ，露出锚具外高度不应大于　４　ｉｎ南。　⑤工具锚板锥孔、工具夹片应经常涂润滑剂。　４．３张拉安全控制　①张拉现场应有明显标志，与工作无关的人员　严禁入内。　②作业应由专人负责现场指挥。　③专用千斤顶支架必须与梁端垫板接触良好，　位置正直对称，严禁多加垫块，以防支架不稳或受力　不匀倾到伤人。　④已张拉完，而未压浆的梁，严禁剧烈震动。　以防止预应力筋断裂或锚具崩开而酿成重大事故。　５　结语　通过在把总湾特大桥共５４０片４０　ｍ　Ｔ梁施工　（下转第ｌ６　页）　第４期　张敏，等：‘同步恒载反压预拱度逐级张拉’大跨径预应力盖梁施工工艺　１６９　样。在桥面防水砼和安全护栏施工完成并拆除支　架，盖梁梁完全体脱空后——即受力体系转换。盖　Ｍ娃∞８６４　２Ｏ　０　梁梁体在设计恒载的作用下只下降了２　ｍｍ。当Ｎ４　的缓慢上升是张拉应力导致盖梁梁体砼徐变的原　因）。当盖梁梁体在８．２２和９．１号再次下降时，是　桥面沥青层铺装荷载的作用。可以肯定，每一次荷　号钢柬张拉后，盖梁梁体又逐渐恢复到梁体变形稳　定的位置——较张拉前起拱１３　ｍｍ（之后盖梁梁体　载的施加都会对盖梁梁体产生或多或少的影响，但　也是在其弹性变形恢复范围内。　一３７１　４７１　５７１　６７１　７７１　８７１　９　／ｉ　０７１　Ｉ　１７１　１　２３０．４　．　一．Ｉ　２３０４　１　３１６．４　１３１６．４　　拆除底模　酒厂大桥５号墩盏梁沉降观测表　图４酒厂５号墩盖梁沉降　从２０１０年９月７日至今，盖梁梁体基本没有发　范［ｓ］．　生较大的变形（一般温差变形我们没有考虑其影　响，动荷载的影响基本没办法测量）。这也说明此　［２］ＪｇＪ　１３０—２００１，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范　［Ｓ］．　［３］　中交第～公路工程局有限公司．公路工程施工工艺标准（桥　涵）［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００７．　［４］　ＧＢ　５０４９６—２００９，大体积混凝土施工规范［ｓ］．　［５】几Ｊ　０４１—２０００。公路桥涵施工技术规范［ｓ］．　超长盖梁的施工和使用变形是满足设计要求的。　研究大跨径盖梁应用的实际意义在于：大跨径　盖梁能够适用不可逾越的结构物、溶洞地区、文物保　护及搬迁成本过高但道路必须通行的地方。　大跨径盖梁的实用特点：盖梁跨度大、施工工期　［６】ⅡＧ　Ｅ３０—２００５，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程［Ｓ］．　［７］　王　凡．桥梁预应力混凝土施工技术及标准规范实施手册　［Ｍ］．长春：吉林电子出版杜，２００４．　［８］　钢管满堂支架预压技术规程（征求意见稿）条文说明［ｚ］．中　华人民共和国建工行业标准，２００８．　短、总体投入少、受制约条件变换灵活。　［参考文献］　［１］ＪＴＧ　Ｄ６２—２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规　［９］ＪＴＧ　１７８０／１—２００４，公路工程质量检验评定标准．　［１０］ＪＴＧ　Ｃ１０—２００７，公路勘测规范［Ｓ］．　（上接第１５７页）　凤大高速公路把总湾特大桥Ｔ梁预应力智能　张拉精细化施工工艺及施工控制的成功实施在预应　中，推广运用Ｔ梁预应力智能张拉精细化施工工艺　及施工控制方案，从已完工的９８片梁板张拉数据结　果显示，张拉施工效果明显，最高延伸量误差在２％　以内，实际伸长量与理论伸长量相差不到１　ｍｍ。基　本杜绝了人工对张拉施工的影响，保证了桥梁预应　力智能张拉施工中积累了宝贵经验，不仅降低了施　工中人为因素的影响，减少了张拉施工的误差，节约　了投资，提高了建筑施工质量，而且真正意义上提高　了张拉施工质量，保证了桥梁结构安全和耐久性，大　大地降低了桥梁全寿命周期成本。目前已经在全省　高速公路全面推广应用。　力的质量。相比之下，传统张拉依靠施工人员手动　操作方向阀，实现方向的切换的施工方法，人工量测　伸长值，无法有效对预应力钢绞线的承受张拉力以　及张拉长度进行实时监控。智能张拉系统自动读取　梁板参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油　［参考文献］　［１］　冯伟林，谢立新，余力行．湖南省高速公路桥梁预应力精细化　施工指南［Ｚ］．２０１１．　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。全程无需人工干预，且对　［２］　吴涛．桥梁预应力张拉精细化智能控制技术及关键设备研　究［ｚ］．２０１０．　［３］　陈湘林．桥梁工程预应力混凝土结构施工技术［Ｚ］．２００８．　［４］　王小兵．预应力混凝土连续箱梁悬臂浇注施工监控［Ｊ］．江西　建材，２０１０，（１）．　错误纠正、数据同步、张拉申核等张拉过程实行控　制。操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环　境，大幅度的改变了传统施工的弊端，有效提高了施　工的精确度（精度１％）。　［５］　杨奇，冷伍明，聂如松，等．大跨径预应力混凝土连续刚构桥　施工监控分析［Ｊ］．铁道科学与工程学报，２０１０，（０１）．