1.预应力智能张拉系统

一、工艺简介

智能张拉是指不依靠工人手动控制油压系统，而利用计算机智能控制技术，完成钢绞线的张拉施工。智能张拉是目前国内预应力张拉领域的先进工艺。 二、工作原理

智能张拉系统通过传感技术采集每台千斤顶的工作压力和钢绞线的伸长量(含回缩量)等数据，并适时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备接受系统指令，适时调整变频电机工作参数，从而实现高精度适时油泵电机的转速，实现张拉力及加载速度的精确控制。系统根据预设的程序，由主机发出指令，同步控制每台张拉设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。压力传感器在张拉过程中负责采集千斤顶油缸的压力值，通过下位机传给控制主机，主机根据标定参数换算成拉力值。位移传感器在张拉过程中负责采集钢纹线伸长量(含回缩量)值，通过下位机传给控制主机。

图1 预应力智能张拉结构示意图

图2 智能张拉系统工作原理图

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三、系统组成及构造

智能张拉系统由主机、油泵、千斤顶三大部分组成。该系统以钢绞线张拉应力为主控制指标，钢绞线伸长量作为校对指标。

图3 智能张拉工工艺流程

施工中应注意的问题：

1) 预应力筋张拉前，应提供同条件养护的混凝土试块抗压强度报告，且梁板龄期不得小于7天，当混凝土的抗压强度满足设计要求方可施加预应力。

2) 钢绞线的切割要采用砂轮切割机进行切割（钢绞线外露长度不得小于3cm），不得采用电弧切割。

3) 施工中要严格执行梳编穿束工艺，以防钢绞线穿束时相互缠绕，导致钢绞线受力不均匀。钢绞线编束时，应逐根理顺，捆扎成束并进行编号。

4) 施加预应力用的机具设备及仪表应定期维护和标定。

5) 锚具安装时，锚板应对正，夹片要夹紧，且同一副夹片中两半间隙要尽量均匀。

6) 工具锚的夹片要分类别存放使用，应经常涂润滑剂。

7) 预应力筋的张拉采用张拉应力与伸长值双控制，当钢绞线伸长量偏差超过容许范围±6%时，应暂停张拉，找出原因或采取措施调整后，方可继续张拉。

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四、施工工艺现场实践

预应力智能张拉系统和传统张拉相比，预应力智能张拉系统利用计算机控制技术，实现了预应力张拉全过程自动化，具有张拉力同步精确，自动控制张拉力、加载速率、停顿点、持荷时间等要素的特点，同时还实现了适时监控、规范管理、确保数据真实可靠等管理功能，确保预应力张拉施工质量。本工程（广东省三堡至水口公路改扩建工程项目）预制20m箱梁张拉采用150T千斤顶进行数控智能张拉，2组千斤顶对称张拉，以石步河大桥扩建左幅1-2中梁张拉为例，控制应力0、10%、20%、100%进行阐述。

预应力小箱梁设计参数：

1）混凝土：重力密度γ=26.0kN/m3，弹性模量为Ec=3.45×104MPa； 2）预应力钢绞线：弹性模量Ep=1.95×105MPa，松驰系数ζ＝0.3，抗拉强度标准值fpk=1860MPa；

3）锚具：锚具变形、钢筋回缩取6mm（一端）； 4）管道摩擦系数：ｕ＝0.25； 5）管道偏差系数：κ＝0.0015；

6）张拉控制应力：锚下张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa； 7）钢束张拉顺序为 N1→N3→N2→N4。

表1 钢绞线计算理论伸长量

20米箱梁预应力张拉引伸量计算表梁型钢束编号钢绞线长度x（㎜）1517.0785.03732.82616.71175.019653.01517.0785.02126.32616.72775.019640.01517.0785.0519.02618.04375.019628.01339.31046.77415.019602.0管道摩阻管道偏差系数μ系数Κ=0.25=0.00150.250.00150.250.00150.250.00150.250.00150.250.00150.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.00150.00150.00150.00150.00150.00150.00150.00150.00150.00150.00150.00150.0015Ay(㎜)1401401401401401401401401401401401401401401401401401402线型直段曲段直段曲段直段合计直段曲段直段曲段直段合计直段曲段直段曲段直段合计直段曲段直段合计Eg(1-e-(μθ+kx)张拉应力（Mpa）/(μθ+kx)P1950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950001950000.99890.99550.99720.98730.99910.99890.99550.99840.98730.99790.99890.99550.99960.98730.99670.99900.99490.9945195300195085194207193663191203195300195085194207193896191434195300195085194207194129191664195300195105194110PP195085194207193663191203191031195085194207193896191434191032195085194207194129191664191032195105194110193042ΔL(㎜)10.85.626.518.38.210.85.615.118.319.410.85.63.718.430.69.67.452.4ΔL1(㎜)两端伸长值2ΔL1（mm）N169.4139N269.2138中梁/边梁N369.1138N469.4139说明：1、PP=P（1-e-(kl+u θ))/(kl+u θ） 2、ΔL=Pp* L/(Ay*Eg ) - 3 -

图4 智能张拉现场照片

张拉控制说明：张拉控制应力程序为：0→10%σcon→20%σcon→σcon（持荷5min锚固）。

张拉前首先由技术员将张拉钢束按照张拉顺序进行编号输入计算机中。计算机同张拉设备进行链接，准备工作做好后，启动电源键，按顺序一键完成钢绞线的张拉。张拉主机控制界面见下图：

图5 张拉主机控制界面

表2 智能张拉系统导出预应力张拉数据记录表

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五、工作优势 1.效率工期

根据梁场技术员下发的张拉数据，现场输入箱梁梁号、梁型、孔道并校核张拉力目标值及伸长量值后。无需配备专业技术人员，普工只需经过厂家的专业培训并通过考核便可操作，张拉过程全自动完成。传统手工张拉需多人操作，预应力的张拉力无法保证，智能张拉只要两人同时作业。

图6 两人同时作业完成张拉施工

2. 施工质量

智能张拉具有自动测量，及时准确，及时校核，与张拉力同步控制，实现真正“双控”。对使用过程中的传感器故障，误操作引起的超行程或超张拉力等都会通过故障提示功能进行显示。按规范要求设定速度加载和按规范要求的时间持荷，排除人为误差。可缓慢卸载，避免冲击损伤夹片，减少回缩量。张拉系统储存的张拉数据，便于质量控制、查询，质量追溯，提高管理水平、质量水平，实现质量远程监控。 3. 施工安全

操作人员远离张拉千斤顶作业危险区域，人身安全有保障。智能张拉系统可使千斤顶张拉完成后缓慢卸压，从而保证钢绞线的张拉力从工具锚更稳定的过渡到工作锚具上，尤其在卸压过程中通过缓释泄压技术避免了对工作夹片的冲击，防止出现滑束。拆卸油管时，先放松管内油压，以免油压大，喷出伤人。箱梁两端设有安全防护措施，张拉千斤顶对面严禁站人，以防意外。 4. 工艺总结

智能张拉施工工艺经历了广东省信宜（桂粤界）至茂名公路项目4761片预制小箱梁、龙怀高速TJ7标570预制小箱梁及广东省三堡至水口公路改扩建项目420片预制梁板等项目，经过检测单位锚下预应力检测及静载试验均能满足施工。实践施工表明：本施工工艺高效、安全、施工操作方便，同时较大程度的保证张拉施工质量，本施工工艺具备推广条件。

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