智能数控张拉施工工艺.docx
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智能数控张拉施工工艺
智能数控张拉施工工艺
卞桂荣李宝枝常溧高速公路
1、序言
本文论述了预应力智能张拉系统原理及工艺流程，阐述智能张拉系统在施工中与传统张拉相比具有其技术经济先进性。
常州至溧阳高速公路CL-5标段路线起点桩号为K41+700,位于溧阳市上黄镇境内，外圩村北侧；终点桩号为K46+300，位于溧阳市溧城镇境内，石塘村和后庄村东侧，路线主线长4.60公里，双向四车道，宽度28m。
本合同段中中河大桥预制箱梁的主要工程量为：
25m箱梁共计128榀、29m箱梁24榀，最重为29m边跨梁（箱梁最重约为90t）；石界滩特大桥预制箱梁的主要工程量为：
25m箱梁共计372榀，均采用就地预制、预应力后张法工艺施工。
箱梁预制场生产场区布置于K43+418路线左侧，占地面积约14亩，共布置箱梁地胎膜18个。
2、工艺阐述的主题内容及适用范围
该工艺主要阐述预制箱梁智能张拉，同样适用于空心板梁、连续梁、连续刚构等结构的张拉，也可用于边坡锚索、先张法等施工。
3、工艺所执行的主要规范、规程、标准
《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003
《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2007
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011）
《常州至溧阳高速公路CL-5标工程桥梁施工图》
4、预应力智能张拉系统工作原理及工艺流程图
4.1智能张拉系统及工作原理
本工程采用的智能张拉系统由主机、油泵、千斤顶三大部分组成。
该系统以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标。
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绞线伸长量（含回缩量）值，通过下位机传给控制主机。
压力采集装置
数据信号
控制信号
油泵
位移采集装置
计算机主控制系统
电机
千斤顶智能芯片
无线传输
图1张拉系统工作原理图
4.2智能张拉工艺流程
图2工艺流程
5、施工方法说明和主要设备等资源的配置
5.1施工方法说明
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，具有张拉力到位，同步精确，自动控制张拉应力、延伸量、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，能有效杜绝人为因素干扰，确保预应力张拉施工质量。
本工程预制箱梁张拉采用120T千斤顶进行数控张拉，两个千斤顶对称张拉，以石界滩特大桥42跨右-4箱梁N1（高）束张拉控制应力0%、20%、100%进行阐述。
表1计算理论伸长量176mm
张拉控制说明:
现场钢绞线根据设计要求采用低松弛Φs15.20钢绞线，张拉控制应力为：
0→10%应力→20%应力→σcon（持荷5min锚固）。
伸长值：
△L﹦△L1+△L2；式中：
△L1为初应力到最大张拉应力间的实测伸长量；△L2为相邻级应力张拉伸长量差值。
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。
张拉过程界面见下图：
图3准备张拉，压力、位移均为0
图4应力10%时张拉应力两端分别为3.78MPa、3.83MPa；位移量为12.1mm、16.8mm
图5应力20%时张拉应力两端分别为7.58MPa、7.5MPa；位移量为22.0mm、26.3mm
图6应力100%张拉应力两端分别为37.39MPa、37.56MPa；位移量为97.8mm、97.4mm
表2张拉伸长量自动生成
结果分析：
上表为电脑终端显示最终伸长量为174.4mm，误差为-0.9%，远远小于规范要求的±6%。
5.2主要资源配置
机械名称
规格型号
数量（台）
智能千斤顶
1200KN
2
液压泵
Y10012-4
2
笔记本电脑
联想
1
手拉葫芦
5T
2
切断机
qgw-1
2
6、施工操作要点及工艺要求和技术措施
6.1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。
6.2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；
6.3保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。
6.4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2mm，露出锚具外高度不应大于4mm。
6.5工具锚板锥孔、工具夹片应经常涂润滑剂。
7、质量标准、卡控点防范措施和专项检查要素
7.1质量标准
质量标准
1、预应力钢材的张拉施工时的实际伸长值与理论伸长值差值应符合设计要求，或按规范要求控制在-6%～+6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，才可继续进行张拉。
2、每束钢绞线最多只允许出现一丝断丝，每个断面断丝总和不得超过该断面钢丝总数的1%
3、两端对称均匀张拉
7.2卡控点防范措施
7.2.1千斤顶的设备安装、调试
①安装限位板，限位板有止口与锚板定位，工作锚环必须在限位槽内
②安装专用千斤顶，千斤顶止口应对准限位板
③安装工具锚，应与前端张拉锚具对正，使孔位排列一致，不得使钢绞线在千斤顶的穿心孔发生交叉，以免张拉时出现失锚事故，工具锚夹片均涂退锚灵。
④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
7.2.2张拉
①智能张拉设备在启动前应对其参数进行设置，根据设计要求按设计张拉力的10%、20%、100%进行张拉，中间各需稳压一次。
②张拉完成后稳压，稳压完成后油泵自行回顶，进行下一束的张拉
③张拉数据用专用存储器导出。
7.3专项检查要素
序号
分项工程
工序名称
执行人
标准与要求
检查时段
检查情况
检查人
1
技术交底工作
施工方案交底
施工员编制，总工审核，施工员交底
全员覆盖
开工前
2
安全培训交底
施工员编制，生产副经理审核，安全员主持、施工员交底
全员覆盖
开工前
3
设备验收
张拉设备及仪表
施工员
长期不使用
张拉次数超过200次
标定时间超过半年
开工前
4
电脑及软件
施工员
方案要求
张拉前
5
砼工程
张拉时的混凝土强度
施工员、试验员
设计交底
张拉前
6
锚垫板后方砼密实度
施工员
无蜂窝，密实
张拉前
7
材料
预应力筋损伤
施工员
表面无损伤
张拉前
8
人员
操作工是否持证上岗，人证相符
安全员
持证上岗
张拉前
9
安全
张拉作业区域是否设置警示标志，无关人员严禁入内
安全员
方案要求
张拉全过程
10
检查用电是否符合要求（电箱、电源线、电器开关、漏电保护装置）
安全员
方案要求
张拉前
11
张拉操作平台是否符合方案要求
施工员
方案要求
张拉前
12
张拉时千斤顶后方不得站人，且后方设置安全挡板
施工员、安全员
方案要求
张拉全过程
13
智能张拉
张拉过程控制
施工员
出现压力表读数异常或损坏、预应力筋断丝、滑丝、混凝土破例等情况，应立即停止张拉，查明原因采取措施后再进行张拉
张拉时
表3智能张拉专项检查要素
8、施工工艺所涉及的试验检测内容及检测索引的检查标准规范
1、精确施加应力
专为“后张拉法”全自动预应力智能精确张拉工艺而设计，设备全自动化，有利于预应力张拉的精确施工，避免人为因素对数据的影响。
将误差范围缩小至±1%。
2、实时校核伸长量，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》7.6.2款规定：
预应力筋采用应力控制方法张拉时……应以伸长量进行校核，其偏差应控制在6%。
）
3、对称同步张拉
采用力与位移的双控同步技术，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。
4、规范张拉过程，减少预应力损失
张拉数据实现数据库管理，预存张拉工艺参数于数据库内，根据梁号孔号即可实现自动张拉，张拉结果数据自动存储在数据库内，可查阅、下载和即时打印。
5、卸载速度缓慢，避免冲击损伤夹片，减少内缩量。
《公路桥涵施工技术规范》7.6.2款规定：
锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，应不大于设计规定或表7.6.2所列容许值。
9、安全风险分析、防范措施和专项检查要素
9.1安全风险分析
该工序的安全风险主要有张拉作业时锚夹具弹出伤人、高压油泵与千斤顶连接不牢固液压油挤出伤人、触电危险。
9.2防范措施
张拉时作业区应设警告标志，无关人员严禁入内；预应力施工人员应在千斤顶两侧操作，不得在端部来回穿越；油泵操作人员要戴防护眼镜；张拉操作地点上、下垂直方向严禁其他工种同时施工；电线接头等应定期检查，确保不透水、不漏电，雨天张拉时，还应架设防雨棚。
10、实施过程中所遇问题及处理方案
在现场实际操作过程中，由于是首次在预制箱梁中大力推广运用智能张拉设备，所以我部在张拉过程中为校核智能张拉数据的准确性和可靠性，采取了对部分预制箱梁进行人工钢尺量值、人工读取油压表读数的措施与同步进行智能张拉控制的读数予以及时比较，发现通过同一榀梁智能张拉的人工读数与智能张拉显示数据存在一定的误差，虽然最终的结果和精度均符合要求，但是这个方面仍然需要我们和厂家技术部门进行进一步的沟通和论证。
数控张拉在常溧高速公路项目应用中存在以下几个方面的问题及相关处理方案：
10.1设备连接
存在问题：
数控张拉千斤顶、数控计算机、油泵局域网无线连接不稳定，在一定程度上造成误工。
处理方案：
所以要加强对设备的维保。
10.2计算机系统
存在问题：
计算机软件系统不稳定。
处理方案：
数控张拉软件对计算机要求较高，计算机的系统必须保证稳定，否则易造成张拉中断，要对计算机定期查杀病毒和软件维护。
10.3环境影响
存在问题：
数控张拉设备对工作环境要求较高，高温及寒冬容易造成系统误差。
处理方案：
需避开高温、雨天施工。
10.4数据输出
存在问题：
张拉数据可以设置更改，一定程度上降低了智能张拉系统精度的可靠性
处理方案：
进一步优化智能张拉系统，加强设备的软件能力。
11、工艺措施与传统手工张拉经济技术比较
序号
比较内容
传统手工张拉
预应力智能张拉系统
1
张拉力精度
伸长率的允许误差±6％
±1％
2
自动补张拉
无此功能
张拉力下降1%时，锚固前自动补张拉
3
伸长量测量与校核
用钢尺人工测量张拉伸长值，受环境、人为影响，测量出来的伸长值波动较大
自动测量，及时准确，及时校核，与张拉力同步控制，实现”双控”
4
对称同步
根据压力表读数控制张拉力，依靠对讲机、喊话确定张拉同步程度，无法保证张拉同步性和精确度
同步精度高，计算机控制实现多顶同步对称张拉
5
加载速度与持荷时间
随意性较大，往往过快
按程序设定速度加载，按规范要求时间持荷，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，避免冲击夹片受伤，减少回缩量
7
回缩量变化
无法精准测定锚固后回缩量
可控制油压慢卸，分析回缩量
8
预应力损失
张拉过程预应力损失大
张拉过程规范，损失小
9
张拉记录
人工记录，容易出错
自动记录
10
安全保障
边张拉边测量伸长量，有安全隐患
操作人员远离非安全区，安全可靠
11
经济效益
张拉过程需要多人操作
只要2人同时作业
升级会员 