高速公路智能张拉技术施工控制

吴文斌

摘   要：我国地域面积辽阔，地形多样，随着社会经济的不断发展，桥梁工程项目不断增多，特别是在跨越河谷、大山时候，基本以大型桥梁为主，桥梁上部结构跨径10m～40m之间基本以预制梁为主，为了更好地保障这些大跨度桥梁工程施工建设的质量，当前多选择预应力混凝土结构，既提高了结构的跨径，又减轻了结构自重，节约材料，结构耐久，质量可控。基于此，智能张拉显得尤为重要，文章首先简要对预应力张拉工艺进行阐述，并对预应力张拉关键控制点进行介绍，最后对预应力张拉伸长量的计算进行分析，以供参考。

关键词：高速公路;张拉;伸长量;控制

1  引言

预应力施工技术在大跨度桥梁工程中的应用有效地提升了桥梁工程的施工建设质量，在很大程度上提高了桥梁的可靠性与稳定性。除此之外，采取预应力施工技术还可以在一定程度上提升桥梁施工建设的效率，加快桥梁施工进度，减轻结构自重，节约材料，结构耐久，质量可控。不过在预应力施工过程之中，最为重要的一个环节就是张拉工艺，张拉工艺采用张拉力和伸长量双控，以预应力为主，伸长量复核，但是伸长量复核不准，往往会导致张拉不准确，或者质量无法准确控制，因此须对张拉工艺加以重视。基于此，文章就张拉工艺详细的分析与探究。

2  预应力张拉发展

预应力张拉由传统的手工张拉发展到今天的智能张拉，利用计算机智能控制技术，通过仪器自动操作，完成钢绞线的张拉施工。相比于传统张拉，智能张拉优点突出：保证张拉数据准确安全、自动平衡缓释泄压技术，防止滑束、避免冲击夹片;操作方便;精确施加应力;实现多顶两端同步张拉;张拉记录可以通过网络上传无法人为修改，实现了远程控制，

3  智能张拉工作原理

根据张拉梁片，设置的张拉力及理论伸长量等参数，启动张拉，计算机向油泵发出指令，按预先设定的参数进行张拉，同时，压力传感器采用高精度，能动态实时检测系统中的液压压力。预应力锚固后，由计算机发出卸荷指令，组合控制阀令液压缸同时退顶，完成工作流程。张拉结束退缸到位自动停止，消除过度退缸引发的爆顶事故。数据采集采用通过国家认证的高精度压力传感器，通过直接检测油顶张拉油口压力，精确控制张拉过程，实现张拉自动化。数据采用动态采集，每隔5s～10s采集力和顶行程，实时形成张拉曲线，完成后及时保存张拉数据并上传，保证了张拉数据的完整性和可追溯性，在张拉过程中，确保持续稳定张拉力，消除摩阻转向干扰，使工作夹片始终处于最小摩阻状态，工具夹片始终处于静力受压状态。减小力径回缩，保证钢绞线受力、伸长值达到标准。

4  智能张拉几个关键工具

4.1  工具夹片

工具夹片是三片式，安装工具夹片之前应在外侧涂抹石蜡，内侧保持清洁，防止钢绞线滑丝或退顶工具夹片和工具锚板卡死，工作夹片是两片式，兩者不能混用。

4.2  工具锚板

工具锚板放置于张拉千斤顶后端，工具锚板外圈大小应和千斤顶大小相等，过小会导致张拉钢绞线不同轴，或者未对中导致钢绞线受力不均匀（如图1）。

4.3  限位板

限位板是张拉时候比较关键的工具，限位板一共两个槽口，上面这个槽口是卡住工作锚板，这个圈的大小要和工作锚板相当，过大或者过小限位板无法对中，可能会导致滑丝，回缩值过大，槽口深度只要能卡住工作锚板，没有具体要求，里面那个圈，对圈的大小、深度都有要求，圈太小，有可能工作夹片退出的时候挂到夹片无法退到位，导致张拉应力损失过大，并对钢绞线划伤过大，槽口深度决定了张拉时候夹片退出的深度，同时也是控制锚固回缩值的一个关键指标;槽口深度过大，张拉时夹片退出过多，锚固回缩时，一个回缩值过大，另一个有可能出现夹片收回不同步导致张拉完工作夹片两片高度不一样，这样很容易滑丝，槽口深度过小，张拉时工作夹片无法退到合适位置，工作夹片还在紧紧的夹住钢绞线，千斤顶在往外拉钢绞线，这样会出现钢绞线划伤，应力损失过大，严重的出现断丝，并且限位板的孔距必须和工作锚板孔距匹配，要不同样会出现钢绞线划伤，规范对钢绞线划伤是有要求，划伤过大对钢绞线保压，后期运营都有很大的隐患，因此限位板的选择必须和锚具、夹片配套使用。市面上有多种锚具，每种锚具或者每个厂家生产的锚具都必须有配套的限位板，本文举YJM型夹片锚具配套标准直径15.2mm钢绞线的限位板槽口深度是8.4mm，钢绞线直径每增大或减小0.1mm，限位深度要增加或减小0.4mm，限位槽的深度必须和工地钢绞线实测直径相匹配，YJM型锚具具体限位槽深度和钢绞线直径匹配见表1。

图2是限位板和工作锚板不匹配，孔内和圈壁都有划伤。

5  预应力张拉伸长量计算

5.1  回缩量的确定

首先根据GB/T 14370—2015规范，回缩值有两种测量方法，一种是直接测量法，一种是间接测量法，而我们智能张拉测量的回缩值就是直接测量法，当钢绞线张拉到100%并进行保压锚固时，测量钢绞线在锚垫板外的长度（L1），因为工作锚板和限位板是一个相对静止的，所以可以理解此时限位板上槽口抵住工作锚板到工具夹片的长度（也就是锚固收顶之前100%顶行程），锚固之后泄压收顶，规范为回油至油压为1MPa时，测量钢绞线在锚垫板外的长度（L2），但是当1MPa时，我们千斤顶早已经不受力，所以我们通常当收顶为10%时测出的顶行程，作为锚固伸长值，回缩值=L1-L2-L3，L3为工作锚和工具锚之间钢绞线的理论伸长值。

直接用限位板槽口深度减去张拉完工作夹片外露长度，作为回缩值，其实这种方法只能粗略对比出回缩值的大概。比如我们用的锚具，配套的限位板槽口深度为8.4mm，张拉完工作夹片外露长度为2m～3mm，所以我们的回缩值粗略估计应该大于5.4mm，因为张拉时工作夹片退出，完全抵住限位板底部，收顶后，夹片外露3mm左右，但是夹片收回的同时钢绞线同样有一个往梁体内的收缩，所以我们的回缩值应该大于5.4mm，

锚固回缩值=100%张拉力对应的顶行程（L1）-锚固后伸长量（收顶到10%对应的顶行程L2）-工作端伸长量（3.6mm），这个值前面说的是介于5.4～6之间，规范要求不能大于6mm，但是有可能放张时两端不同步，会出现一端数据大于6mm的情况，但是两端加起来不能大于12mm，并且锚具检验报告上为5.8mm，实际我们张拉出来的回缩量两端应该在11.5mm～12mm之间，规定这个值的目的就是控制应力损失不能过大，这就对锚具提出了很高的要求，同时对张拉设备也提出了很高的要求，首先要具备测量回缩值功能，其次两边还得同步，如果不同步，那回缩值肯定有一边大于6mm，此值不参与计算伸长率误差，只是一个控制我们应力损失的一个数。

5.2  伸长量的确定

10%对应的伸长量指的是10%所对应的顶行程;20%对应的伸长量指的是20%所对应的顶行程; 100%对应的伸长量指的是100%对应的顶行程，也就是前面说的L1;100%张拉力指的是千斤顶应该拉到的力，设计张拉力指的是锚下控制张拉力，他们的差值是锚口损失，我们这边测的锚口损失为4%，也就是100%张拉力=设计张拉力[×]（1+0.04）。

工作端伸长量指的是千斤顶里面的钢绞线在100%张拉力的伸长量，我们标顶的长度大概50cm，所以算出来是3.6mm，相应的如在千斤顶前面加传力装置，那这个长度也要做相应调整。

锚固后伸长量指的是收顶到10%所对应于的顶行程，也就是前面说的L2。

锚固回缩值=100%张拉力对应的顶行程（L1）-锚固后伸长量（收顶到10%对应的顶行程L2）-工作端伸长量（3.6mm）。

钢绞线内缩量均值指的是工具夹片在张拉之前外露量-张拉到100%工具夹片外露量，张拉完每一束张拉机会提示输入这两个数，这个数需要通过测量张拉前后工具夹片外露差距得到。

总伸长值=100%张拉力对应的顶行程+20%张拉力对应的顶行程-2[×]10%张拉力对应的顶行程-2[×]工作端伸长量-2[×]钢绞线内缩量均值。

伸长率误差=（理论伸长量-总伸长值）/理论伸长量[×]100

图3记录了整个张拉过程，两根线分别反映力的变化和顶行程的变化，压力回到10%，有一个拐点，此处是记录回缩量的一个过程，张拉过程中，每隔5s收集顶行程，张拉完成形成张拉曲线，数据上传，完成远程监控，整个张拉过程质量可控。

6  结束语

综上所述，随着大跨度桥梁施工建设增多，预应力智能张拉技术应用越来越广泛。在张拉过程中，智能張拉比传统张拉优势明显，但是对张拉工艺，张拉细节，工具锚提出了更加明确要求;预应力是整个桥梁上部结构受力的主要构件，张拉工艺控制好，对提高整个桥梁使用寿命有相当重要的意义

参考文献：

[1] 王瑞斌.预应力张拉伸长量及回缩量量测方法探讨[J].铁路建筑技术，2018（z1）.

[2] 宋龙飞.浅谈预应力张拉伸长量测定与控制的探讨[J].科技风，2009（24）.