先张法空心板预应力智能张拉工艺总结

一、前言

我项目部系中铁十七局集团第三工程有限公司承建乌鲁木齐绕城高速公路第三合同段项目二分部。我项目二分部预制梁场承建本标段内5座桥梁所需的264片先张法预应力空心板的预制，264片空心板包括其中10m空心板56片，13m空心板146片，16m空心板54片。本项目所承建的全部264片先张法预制空心板的预应力张拉过程全部采用“智能张拉工艺”。我项目现有从湖南联智桥隧技术有限公司购进的联智桥隧只能张拉仪及向相匹配的千斤顶两台。自工程开工建设以来运用智能张拉工艺已经生产部分空心板。现将前期运用智能张拉工艺生产施工中的一些智能张拉工艺的优缺点以及施工过程中的质量控制方法作以下总结。

二、智能张拉工艺简介

1、桥梁预应力智能张拉技术是利用计算机控制技术，实现了预应力张拉全过程智能化，不需要人工开泵、人工手动测量伸长值的张拉工艺。

桥梁预应力智能张拉技术具有张拉力到位，同步精确，自动控制张拉应力、夹在速率、停顿点、持荷时间等要素，自动采集并校核伸长值误差。能够有效杜绝人为因素干扰，保证桥梁预应力张拉施工质量符合规范好设计要求。

2、精确施加应力

智能张拉系统能精确控制施工过程中施加的预应力值，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第二款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5%”。）

3、及时校核伸长量，实现“双控”

系统传感器实时采集钢绞线数据，反馈到计算机，自动计算伸长量，及时校核伸长量误差是否在±6%以内，实现应力与伸长量“双控”。（《公路桥涵施工技术规范》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%”。）

3、对称同步张拉

一台计算机控制两台或多台千斤顶同时、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1款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2%”。）。

4、规范张拉过程，减少预应力损失

实现了张拉程序智能控制，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预应力的损失。（《公路桥涵施工技术规范》7.12.2第2款规定“保证千斤顶具有足够的持荷时间（5分钟）”。）

5、自动生成报表杜绝数据造假

自动生成张拉记录表，杜绝人为造假的可能，可进行真实的施工过程还原。同时还省去了张拉力、伸长量等数据的计算、填写过程，提高了工作效率。

三、先张法预应力智能张拉工序

先张法预应力施工总体工序为：预应力钢绞线张拉→混凝土浇筑→放张。具体施工工序如下：

1、钢绞线下料及安装

在先张法预应力施工中第一步工序即为钢绞线的下料及安装，根据张拉槽台座的长度以及固定端和张拉端的钢绞线锚固位置提前对钢绞线的下料长度进行计算，

本项目预制梁场张拉槽的长度为56m，固定端采用宽度为44cm的工字钢张拉横梁（张拉横梁刚度满足预应力张拉所需刚度）作为工具锚将钢绞线锚固在张拉横梁外侧，张拉端通过线杆连接器将钢绞线与精扎螺纹钢连接，精扎螺纹钢伸入张拉槽内至少45cm以满足钢绞线伸长需要（本工程钢绞线理论伸长值为399mm），据此计算钢绞线下料长度为56.2m即可满足张拉需要。钢绞线下料长度切割完成后将钢绞线套上设计要求长度的失效管以及螺旋筋并移放到设计要求的位置。最后将钢绞线按上述锚固方式进行锚固。

2、张拉防护

钢绞线下料安装完成后要进行张拉防护工作，我项目的张拉防护内容有 、在张拉槽的上方设置φ25以上钢筋按照2~3m每道穿设在张拉槽顶两侧

传立柱预埋锚环内固定。

、在固定端与张拉端防护网安装牢固，并在防护网上加焊钢板。 、张拉过程中在道路一侧安排专职安全员防止张拉过程中人员穿行作业区。

④、张拉作业时作业区外围拉警戒线警戒。 3、单根预紧

钢绞线下料安装完成以后在固定端采用小顶对钢绞线进行单根张拉预紧，张拉应力值为单根钢绞线张拉控制盈利的20%。单根预紧时随着千斤顶伸长的过程张拉横梁外测的锚固夹片会自动将钢绞线锚固。锚固之前必须对夹片逐一进行检查，发现夹片有磨损或明显锈迹的严禁使用，根据我的张拉经验如果夹片有磨损或有太多的锈迹在张拉过程中会直接导致钢绞线脱锚，轻者张拉失败，重者会伤及场内人员的人身安全以及施工设施。预紧张拉时按照钢绞线安装位置由中间向两侧对称逐一进行张拉预紧。预紧过程仍然是采用手动操纵油泵进行张拉。 4、预应力智能张拉

⑴、仪器就位

固定端20%张拉应力预紧完成后检查钢绞线位置及钢绞线有无断丝情况，确认无误后将张拉端的千斤顶、移动张拉横梁以及智能张拉仪等就位到指定位置。将千斤顶用龙门吊吊运到固定张拉横梁的外侧保证千斤顶的背部与固定张拉横梁的外表面紧贴，然后将移动张拉横梁吊运到千斤顶伸长端的外侧同样保证移动张拉横梁的靠近千斤顶的一侧表面与千斤顶伸长端的表面紧贴。

对张拉横梁的安装就位精度要求高，应做到以下几点： ①固定端横梁的水平位置确定及检查

第一要求张拉横梁限位孔中心位置与底模的高差为钢绞线距离底模的高度相同，处于同一水平面上，保证钢绞线在受力状态下呈水平状态。控制方法采用水准仪超平确定，并将固定端横梁固定。

第二要求限位板中心线与底模中心线重合。可采用拉线确定中线是否重合（通过量尺确定2处底模中线，再通过尺量确定限位板中心，三点一线进行检测）。

②张拉端固定横梁

张拉端固定横梁的定位方法及检测方法定位方法同上。 ③千斤顶后移动横梁定位及检测

竖向位置确定：移动横梁底部设置滑动轨道，根据张拉横梁高度及限位板位置，确定轨道顶面位置，保证移动横梁限位板中心位置相对台座底模高度为6cm（钢绞线中心距离底模高度）。安放移动张拉横梁时必须保证移动横梁与固定横梁的限位孔中心在同一水平面上（可在安装移动张拉横梁时用水准仪超平配合安装以保证两个横梁的限位孔中心位于同一平面内），根据我们的施工经验如果移动横梁与固定横梁的限位孔中心不在同一水平面内，将会导致张拉过程中移动横梁被精扎螺纹钢托起悬浮起来，造成张拉应力损失，如果应力损失较大将会直接影响最后的张拉结果。

平面位置确定：张拉横梁、移动横梁及台座中心位于同一直线内。 ⑵、设备连接

将千斤顶及移动张拉横梁按照上述要求安装就位并经检查无误后，将智能张拉仪移动到距离千斤顶5m范围内（5m是连接智能张拉仪和千斤顶的数据线的长度）。

智能张拉仪就位将两根天线安装到两台智能张拉仪的相应位置上。（天线用于生成无线局域网连接张拉程序和张拉设备）

用两条数据线分别将两台智能张拉仪和千斤顶连接，连接数据线之前要检查智能张拉仪与千斤顶之间的油管连接是否完好，数据线的连接必须保证与油管连接相对应，即一条数据线连接的一台张拉仪和千斤顶必须是同一条油管多连的那一台张拉仪和千斤顶。根据我们的施工经验如果数据线连接错误或者连接不牢固会导致张拉过程中张拉程序采集不到张拉数据或者数据颠倒。

④、接通电源检查张拉仪的运行情况，张拉仪电源显示器不显示“错项或者缺项”即为正常。

⑤、设置张拉程序，在计算机张拉程序中设定要张拉的预应力参数及仪器信息，仪器信息必须要与两台张拉仪及千斤顶一一对应。根据我们的施工经验如果仪器信息设置错误将导致张拉程序无法连接到张拉设备以至于张拉无法进行。

⑥、所有仪器信息和张拉参数设置完成后，将计算机连接张拉仪生成的两个无线局域网中的任意一个然后启动张拉程序将程序与两台张拉仪连接，连接成功后计算机将通过张拉程序同步控制两台张拉仪进行张拉。

由于我项目所用预应力钢绞线的理论伸长值为399mm，千斤顶的最大行程只有200mm所以我项目采用两次张拉，第一次张拉完成以后进行一次回油退顶，然后进行第二次张拉。两次张拉过程如下：

第一次张拉：20%δ→40%δ→60%δ→持荷5min锚固→回油 第二次张拉：60%δ→100%δ→持荷5min锚固→回油张拉完成

本项目先张施工采用计算机智能张拉系统控制张拉设备进行张拉作业，具备自动记录各阶段伸长值的功能，鉴于首次应用，为了验证其伸长值记录的准确性，同时采用人工量侧后进行对比。对比结果如下：

表1 张拉数据比对表

电脑记录序号 张拉阶段 数据 20%△L1 40%△L1 1 60%△L1 伸长值△L1 （mm） 60%△L2 100%△L2 2 伸长值△L2 （mm） 3=2+1 伸长值△L（mm） 数据 人工量测备注 伸长量计算公式：△L=（40%△L-20%△L）×2+（60%△L1-40%△L）+（100%△L-60%△L2）

经过我们多次张拉过程中进行人工量测与程序自动生成的数据对比发现人

工量测的数据计算出来的伸长值与张拉程序所显示的伸长值相吻合。

五、放张

运用智能张拉技术放张过程如下：

、当砼强度达到设计强度的85%，且龄期达到7天后，即可放张，放张使用千斤顶法，采用整体一次放张；

、放张步骤：张拉千斤顶就位，安装连接器及精扎螺纹钢筋，拧紧螺帽（保持力度一致），开动油泵，千斤顶空载顶出，施加应力到控制应力之后将固定横梁定位板前的双螺帽慢慢旋动，同一组放松的预应力筋螺帽旋动的距离应相等，然后将千斤顶回油，回油分数次完成，每次回油要停一停，是钢绞线拉应力逐步减少，反复进行，直至全部释放预应力；

、预应力钢绞线放张后，用砂轮锯切断钢绞线，切割从放张端开始，逐段向固定端，梁端伸出钢绞线，用防锈漆将其钢绞线头防护。

六、智能张拉在先张法施工中的优缺点

不可否认的是智能张拉技术在施工中会有很多优点，但由于本项目所有空心板均采用先张法施工工艺进行预制生产，在将智能张拉技术运用到先张法施工中的同时也会出现一些不利于施工的缺点，尤其是对钢筋绑扎工作影响较大。现将前期施工过程中智能张拉在先张法施工中所表现出的优缺点作简单总结：

⑴、优点

、张拉过程只需一人进行程序操作即可，省时、省工。

、张拉过程可远距离进行程序操作不用靠近张拉区，在一定程度上降低危险系数。

、同步性

通过计算机控制张拉施工全过程，完全改变了传统的通过人工来操纵油泵进行张拉操作的模式，排除了人为、环境等因素影响，真正实现“多顶同步张拉”工艺。

④、精确性

系统自动采集张拉数据，并通过数据反映实际张拉质量，无需人工读数，减 少人为因素带来的误差。同时所有数据自动保存，方便时候查询。

⑤、可靠性

系统模块化设计，具有较高的可靠性和可维护性。

⑥、时效性

数据实时更新，使参与建设的各单位能在第一时间查看相关数据，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”理念。

⑵、缺点

缺点主要表现在钢筋绑扎过程中的一些限制，由于钢绞线已经张拉的缘故在钢筋绑扎的过程中不能运用电焊操作。

（2.1）、底腹板钢筋问题

本工程的空心板设计要求底腹板钢筋除底板纵筋以外均为光圆钢筋，在不能使用电焊操作的情况下只能用扎丝进行绑扎，扎丝绑扎后钢筋容易移动和倾斜，这样以来导致的后果有：绑扎到顶板钢筋的时候钢筋间距与设计不符、钢筋笼线形偏位安装模板后只有一侧的钢筋的保护层能够与设计相符，另一侧的钢筋保护层得不到保证。

针对此问题我项目采取的解决办法有：

、按照设计要求的钢筋间距、位置、尺寸以及数量在角钢上做好钢筋位置点并加工成钢筋绑扎模具，将底板与腹板钢筋分别控制以解决钢筋间距错乱的问题。

、在钢绞线下料之前铺设底板钢筋的同时运用加工好的底板钢筋绑扎模具将底板箍筋与底板纵筋进行点焊，以此解决钢筋位置移动和倾斜的问题。

、钢筋绑扎时在腹板钢筋上绑上混凝土垫块（垫块绑扎位置根据设计图纸通过对保护层计算确定）以此方法解决安装模板后部分位置腹板钢筋保护层厚度得不到保证的问题。

（2.2）、马蹄筋问题

由于马蹄钢筋同样也是光圆钢筋运用扎丝绑扎时钢筋根部绑扎不牢加之上述钢筋笼会出线偏位的原因，在模板安装时模板会对马蹄筋造成挤压，在挤压力的作用下马蹄筋会发生向钢筋笼内部移动或向左右移动的情况，这样一来会造成的问题有：马蹄筋向钢筋笼内部移动后就无法紧贴模板混凝土浇筑完成拆模后不易扮出。马蹄筋向左右移动后虽然可以紧贴模板但拆模后扮出的马蹄筋位置会发生严重倾斜，影响外观质量。

针对马蹄筋问题我项目部采取的解决办法是

、从马蹄筋加工过程开始控制马蹄筋加工的尺寸以及马蹄弯折角度，绑扎过程对马蹄筋的马蹄高度、距离腹板钢筋的距离（根据设计图纸通过计算确定）以及马蹄筋根部的绑扎位置进行定点、点位。准确掌握拆模时间拆模后及时剔凿马蹄筋。从各道工序中控制施工质量。

六、结论

从前期的多次张拉作业过程以及张拉结果分析就施工质量角度来看智能张拉技术对于先张法施工工艺是利大于弊，

鉴于该项施工工艺首次应用于先张法施工，需与厂家共同完善该项施工工艺及程序，因此将其作为一项科研项目立项，需积累总结相关的实验数据及施工方法，已利用后期施工的顺利张开，并在本行业进行推广。通过多次的调试程序及应用，完善程序，并经实践证明该项工艺控制精度高、投入人工少、操作便捷、效果明显。