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摘要:结合工程实例主要阐述智能张拉系统在某项目30m箱梁中的应用，智能张拉系统可以有效地减少人工张拉中存在的问题，提高了预应力施工质量，在技术和经济方面都值得推广。在龄期相同､混凝土强度相近､外界温度大致相同的条件下，人工张拉的箱梁跨中起拱度小､张拉伸长量偏差大，而智能张拉的起拱度及伸长量接近设计值。
关键词:箱梁;预应力;智能张拉系统;人工张拉;施工工艺
中图分类号：U448文献标识码： A
随着我国交通运输事业的大力发展，预应力混凝土桥梁的应用更为普及，公路上建造了大量的预应力混凝土桥，然而，大量现役预应力桥梁的调查和检测结果表明，梁体内不能建立与设计相符的、准确的预应力，这将会导致梁体开裂、下挠、破坏，并将影响桥梁结构的安全性和耐久性。究其原因，质量隐患主要来源于预应力张拉时施工不规范和缺乏有效的质量控制技术手段。为保证预应力桥梁结构的安全性和耐久性，交通运输部出台了新的《公路桥涵施工技术规范》，其中对多台千斤顶在张拉过程中的同步性、持荷时间、锚下的有效预应力及其均匀度等的质量控制提出更加严格的要求。实践说明，传统人工张拉技术已经难以满足新规范实施手册，智能张拉系统则能够较好地适应。本文结合工程应用效果和经验总结，对智能張拉系统进行应用性研究，具有一定的参考价值。
一、智能张拉系统工作原理
本标段采用的智能张拉系统由系统主机､油泵､千斤顶等3部分组成。以应力控制为主控指标，伸长量为核对指标。系统通过传感技术采集每台千斤顶的工作压力及钢绞线的伸长量(含回缩量)等数据，并将数据实时地传给系统主机进行分析判断;同时张拉设备接受系统指令，实时调整变频电机的工作参数，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度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个行程，自动完成整个张拉过程，完全改变了传统的通过人工操作油泵进行张拉操作的工作过程，真正实现了张拉的同步控制。该系统操作简单､界面设计人性化，可适用于各种施工场地环境。
二、工程概况
某项目预制场共有30m预制箱梁120片，40m预制箱梁292片，设计采用C50高性能混凝土。钢绞线采用高强低松弛钢绞线，其抗拉强度标准值fpk=1860MPa，直径为15.20mm，弹性模量Ep=1.95×105MPa。预制箱梁正弯矩钢束采用15-5型､15-4型系列锚具及配件，预应力管道采用圆形金属波纹管，其中共有515片箱梁采用了智能张拉。
三、智能张拉施工工艺
预应力智能张拉的程序和施工工艺包括以下3个阶段。
(1)张拉前准备阶段。包括钢绞线的下料､编号､穿束以及工作锚具及夹片的安装。此阶段和传统后张法施工工艺相同，在此不多叙述。
(2)智能张拉设备及附属设施的安装。根据设备使用说明及要求，具体安装程序如下:安装限位板→安装专用千斤顶→安装工具锚→安装工具夹片→安放安全防护挡板及警示标志。
(3)启动智能张拉系统。经相关技术人员和监理人员检查验收合格后，由操作人员启动主机操作系统，进入界面操作，完成操作平台参数下发。智能张拉平台系统发出信号，传递给辅机张拉系统，通过辅机张拉系统控制专用千斤顶，按系统预先编制的张拉顺序进行对称同步张拉作业。程序设定三级加载依次上升油压，分级方式为10%､20%､100%三个阶段;亦可为15%､30%､100%。
张拉过程中智能张拉平台系统通过传感器测量每一级张拉后的千斤顶活塞行程，并得出与该阶段计算值的偏差，当实际伸长值与理论伸长值相差大于±6%时系统将自动报警，停止张拉;同时当张拉力不足100%，当下降1%时，锚固前系统会自动补张至设计规定值，从而实现真正意义上的“双控”。在张拉过程中，通过智能张拉系统自动控制每个千斤顶加载速率及持荷时间，减少人为操作误差。本标段设计采用低松弛预应力筋，故按照现行规范，锚固前其持荷时间设置为5min。系统自动控制，排除人为干预。张拉结束后，系统自动生成张拉数据表格。
四、智能张拉施工质量安全控制
智能张拉施工与传统张拉工艺相比较，两者在质量､安全控制方面基本是相同的。由于预应力施工无法直观地检验其质量，是在质量认证中很难检验其结果的特殊控制过程，只有通过过程控制，包括控制预应力原材､穿束､设备､施工人员､施工工艺等控制施工质量。关于预应力张拉质量控制方法在许多技术规范､操作规程､施工手册中都有很多详细地介绍，由于本文重点叙述智能张拉工艺，在此只作简要叙述。
(1)钢绞线穿束严格执行“梳编穿束”工艺，防止钢绞线在管道内相互缠绕形成“麻花”，导致张拉力不均匀。
(2)张拉强度和龄期的控制。在施工过程中，往往为了加快施工进度，构件混凝土采用早强剂或提高混凝土强度，一般3~4d可达到设计强度的80%以上，结构构件在浇筑4~5d后即张拉，而此时混凝土的收缩和徐变还很大，随着龄期的增加，所引起的预应力损失过大，导致梁体反拱度偏大，故张拉构件强度和实际龄期一定要满足设计和规范要求。
(3)张拉过程中滑丝､断丝现象预控。
(4)锚垫板下陷和破裂，锚后混凝土局部开裂现象预控。
五、技术性与经济性分析
1 张拉力精
2 自动补张拉 无此功能 当张拉力下降1%时，锚固前自动补拉至规定值
3 伸长量测量与校核 人工测量，不准确､不及时，未能及时校核，未实现规范规定“双控” 自动测量，及时､准确，及时校核，与张拉力同步控制，实现真正“双控”
4 对称同步 人工控制，同步精度低，无法实现对称张拉 同步精度达±2%，计算机控制实现对称同步张拉
5 加载速度与持荷时间 随意性大，往往过快 按规范要求设定速度加载和按规范要求的时间持荷，排除人为干预
6 卸载锚固 瞬时卸载，回缩时对夹片造成冲击，回缩量大 可缓慢卸载，避免冲击损伤夹片，减少回缩量
7 回缩量测定 无法准确测定 锚固后回缩量可准确测定实际回缩量
8 预应力损失张拉 预应力损失大 由于张拉过程规范，预应力损失小
9 张拉记录 人工记录，可信度低 自动记录，真实再现张拉过程
10 安全保障 边张拉边测量延伸量，有安全隐患 操作人员远离非安全区域，人身安全有保障
11 质量管理 真实质量状况难以掌握，缺乏有效的质量控制手段 便于质量管理､质量追溯，提高管理水平､质量水平
分析主要原因是人工张拉依靠施工人员手动操作方向阀，实现方向的切换，人量测伸长量，无法实时监控，张拉中锚固时间不充分，使得由于预应力筋回缩､锚具变形等原因引起的预应力损失较大;而智能设备能对预应力张拉实时全程跟踪､智能控制，基本上克服了人工张拉测量精度低的缺点，切实有效地控制了锚下预应力的大小。总地来说，智能张拉系统设备先进､技术成熟､工艺可靠。
（二）、经济性分析
传统人工张拉完成一片箱梁需要6人同时作业约1.4h，采用智能张拉只需2人同时作业，用相同时间即可完成，节约人工每天4人，按平均每人工单价150元/d，则每天节约人工费600元。以本标段为例，梁场工期计划240d，可节约人工成本费14.4万元。一套传统张拉设备约3~5万元，一套智能张拉设备约20~25万元，综合考虑其经济效益，投入智能设备还是节约了成本，在经济性方面是合理的。
总之，通过本标段预制场运用预应力智能张拉施工工艺，结合系统自动生成的张拉数据，比较去年同时期的人工张拉数据分析，预应力张拉施工效果较为明显，最高伸长量误差控制在3%以内，锚固张拉力得到了保证。本标段通过不断地总结和实践对比，在预应力张拉精细化施工中积累了宝贵的经验，基本上杜绝了人工对张拉施工的不利影响，通过智能系统平台，真正意义上提高了张拉施工质量，保证了结构安全和耐久性，值得推广。
参考文献
[1]周新强. 预应力智能张拉系统在T梁预制施工中的应用[J]. 经营管理者,2013,20:393-394.
[2]任三虎. 40m箱梁预应力智能张拉的施工质量控制[J]. 甘肃科技纵横,2013,08:92-93.
[3]李良峰. 预应力智能张拉法在公路桥梁建设中的应用[J]. 中华民居(下旬刊),2013,07:336-337.
关键词:箱梁;预应力;智能张拉系统;人工张拉;施工工艺
中图分类号：U448文献标识码： A
随着我国交通运输事业的大力发展，预应力混凝土桥梁的应用更为普及，公路上建造了大量的预应力混凝土桥，然而，大量现役预应力桥梁的调查和检测结果表明，梁体内不能建立与设计相符的、准确的预应力，这将会导致梁体开裂、下挠、破坏，并将影响桥梁结构的安全性和耐久性。究其原因，质量隐患主要来源于预应力张拉时施工不规范和缺乏有效的质量控制技术手段。为保证预应力桥梁结构的安全性和耐久性，交通运输部出台了新的《公路桥涵施工技术规范》，其中对多台千斤顶在张拉过程中的同步性、持荷时间、锚下的有效预应力及其均匀度等的质量控制提出更加严格的要求。实践说明，传统人工张拉技术已经难以满足新规范实施手册，智能张拉系统则能够较好地适应。本文结合工程应用效果和经验总结，对智能張拉系统进行应用性研究，具有一定的参考价值。
一、智能张拉系统工作原理
本标段采用的智能张拉系统由系统主机､油泵､千斤顶等3部分组成。以应力控制为主控指标，伸长量为核对指标。系统通过传感技术采集每台千斤顶的工作压力及钢绞线的伸长量(含回缩量)等数据，并将数据实时地传给系统主机进行分析判断;同时张拉设备接受系统指令，实时调整变频电机的工作参数，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度的实时精确控制。系统还根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个行程，自动完成整个张拉过程，完全改变了传统的通过人工操作油泵进行张拉操作的工作过程，真正实现了张拉的同步控制。该系统操作简单､界面设计人性化，可适用于各种施工场地环境。
二、工程概况
某项目预制场共有30m预制箱梁120片，40m预制箱梁292片，设计采用C50高性能混凝土。钢绞线采用高强低松弛钢绞线，其抗拉强度标准值fpk=1860MPa，直径为15.20mm，弹性模量Ep=1.95×105MPa。预制箱梁正弯矩钢束采用15-5型､15-4型系列锚具及配件，预应力管道采用圆形金属波纹管，其中共有515片箱梁采用了智能张拉。
三、智能张拉施工工艺
预应力智能张拉的程序和施工工艺包括以下3个阶段。
(1)张拉前准备阶段。包括钢绞线的下料､编号､穿束以及工作锚具及夹片的安装。此阶段和传统后张法施工工艺相同，在此不多叙述。
(2)智能张拉设备及附属设施的安装。根据设备使用说明及要求，具体安装程序如下:安装限位板→安装专用千斤顶→安装工具锚→安装工具夹片→安放安全防护挡板及警示标志。
(3)启动智能张拉系统。经相关技术人员和监理人员检查验收合格后，由操作人员启动主机操作系统，进入界面操作，完成操作平台参数下发。智能张拉平台系统发出信号，传递给辅机张拉系统，通过辅机张拉系统控制专用千斤顶，按系统预先编制的张拉顺序进行对称同步张拉作业。程序设定三级加载依次上升油压，分级方式为10%､20%､100%三个阶段;亦可为15%､30%､100%。
张拉过程中智能张拉平台系统通过传感器测量每一级张拉后的千斤顶活塞行程，并得出与该阶段计算值的偏差，当实际伸长值与理论伸长值相差大于±6%时系统将自动报警，停止张拉;同时当张拉力不足100%，当下降1%时，锚固前系统会自动补张至设计规定值，从而实现真正意义上的“双控”。在张拉过程中，通过智能张拉系统自动控制每个千斤顶加载速率及持荷时间，减少人为操作误差。本标段设计采用低松弛预应力筋，故按照现行规范，锚固前其持荷时间设置为5min。系统自动控制，排除人为干预。张拉结束后，系统自动生成张拉数据表格。
四、智能张拉施工质量安全控制
智能张拉施工与传统张拉工艺相比较，两者在质量､安全控制方面基本是相同的。由于预应力施工无法直观地检验其质量，是在质量认证中很难检验其结果的特殊控制过程，只有通过过程控制，包括控制预应力原材､穿束､设备､施工人员､施工工艺等控制施工质量。关于预应力张拉质量控制方法在许多技术规范､操作规程､施工手册中都有很多详细地介绍，由于本文重点叙述智能张拉工艺，在此只作简要叙述。
(1)钢绞线穿束严格执行“梳编穿束”工艺，防止钢绞线在管道内相互缠绕形成“麻花”，导致张拉力不均匀。
(2)张拉强度和龄期的控制。在施工过程中，往往为了加快施工进度，构件混凝土采用早强剂或提高混凝土强度，一般3~4d可达到设计强度的80%以上，结构构件在浇筑4~5d后即张拉，而此时混凝土的收缩和徐变还很大，随着龄期的增加，所引起的预应力损失过大，导致梁体反拱度偏大，故张拉构件强度和实际龄期一定要满足设计和规范要求。
(3)张拉过程中滑丝､断丝现象预控。
(4)锚垫板下陷和破裂，锚后混凝土局部开裂现象预控。
五、技术性与经济性分析
1 张拉力精
2 自动补张拉 无此功能 当张拉力下降1%时，锚固前自动补拉至规定值
3 伸长量测量与校核 人工测量，不准确､不及时，未能及时校核，未实现规范规定“双控” 自动测量，及时､准确，及时校核，与张拉力同步控制，实现真正“双控”
4 对称同步 人工控制，同步精度低，无法实现对称张拉 同步精度达±2%，计算机控制实现对称同步张拉
5 加载速度与持荷时间 随意性大，往往过快 按规范要求设定速度加载和按规范要求的时间持荷，排除人为干预
6 卸载锚固 瞬时卸载，回缩时对夹片造成冲击，回缩量大 可缓慢卸载，避免冲击损伤夹片，减少回缩量
7 回缩量测定 无法准确测定 锚固后回缩量可准确测定实际回缩量
8 预应力损失张拉 预应力损失大 由于张拉过程规范，预应力损失小
9 张拉记录 人工记录，可信度低 自动记录，真实再现张拉过程
10 安全保障 边张拉边测量延伸量，有安全隐患 操作人员远离非安全区域，人身安全有保障
11 质量管理 真实质量状况难以掌握，缺乏有效的质量控制手段 便于质量管理､质量追溯，提高管理水平､质量水平
分析主要原因是人工张拉依靠施工人员手动操作方向阀，实现方向的切换，人量测伸长量，无法实时监控，张拉中锚固时间不充分，使得由于预应力筋回缩､锚具变形等原因引起的预应力损失较大;而智能设备能对预应力张拉实时全程跟踪､智能控制，基本上克服了人工张拉测量精度低的缺点，切实有效地控制了锚下预应力的大小。总地来说，智能张拉系统设备先进､技术成熟､工艺可靠。
（二）、经济性分析
传统人工张拉完成一片箱梁需要6人同时作业约1.4h，采用智能张拉只需2人同时作业，用相同时间即可完成，节约人工每天4人，按平均每人工单价150元/d，则每天节约人工费600元。以本标段为例，梁场工期计划240d，可节约人工成本费14.4万元。一套传统张拉设备约3~5万元，一套智能张拉设备约20~25万元，综合考虑其经济效益，投入智能设备还是节约了成本，在经济性方面是合理的。
总之，通过本标段预制场运用预应力智能张拉施工工艺，结合系统自动生成的张拉数据，比较去年同时期的人工张拉数据分析，预应力张拉施工效果较为明显，最高伸长量误差控制在3%以内，锚固张拉力得到了保证。本标段通过不断地总结和实践对比，在预应力张拉精细化施工中积累了宝贵的经验，基本上杜绝了人工对张拉施工的不利影响，通过智能系统平台，真正意义上提高了张拉施工质量，保证了结构安全和耐久性，值得推广。
参考文献
[1]周新强. 预应力智能张拉系统在T梁预制施工中的应用[J]. 经营管理者,2013,20:393-394.
[2]任三虎. 40m箱梁预应力智能张拉的施工质量控制[J]. 甘肃科技纵横,2013,08:92-93.
[3]李良峰. 预应力智能张拉法在公路桥梁建设中的应用[J]. 中华民居(下旬刊),2013,07:336-337.