李超

（中铁十四局集团第二工程有限公司，山东 泰安 271000）

在施工时，预应力混凝土连续梁桥中的钢束必须要保证符合预应力规范，否则梁体内就不会有预设的应力支持，如此一来梁体就会因为运营荷载和混凝土突变双重作用下出现较为严重的下挠。如果挠度大于一个临界值时，主梁的弯曲程度太大无疑会导致桥梁上的铺设层被破坏，导致路面坑洼不平，既影响了人们的出行，又减少了桥梁的使用时间，同时也可能会发生事故威胁到人们的生命安全。还有一个可能会导致桥梁坍塌事故发生的因素就是预应力孔道压浆的密实程度达不到要求，该工程失误会让钢绞线被锈蚀，降低了结构的耐久性，可能会导致桥梁坍塌。若采用传统的人工预应力张拉施工方法，则无法精确控制张拉力精度与同步性，因为人工操作总是会受到很多因素影响。人工操作可能导致的问题包括张拉中升压降压速率太大、持荷时间不足，延迟预应力筋应力传递，锚具压缩变形、回缩量增大等，这些问题都可能导致预应力在梁受力体中无法起到作用。在人为操作下，压浆压力得不到精准控制，无法保证密实压浆，很可能会让钢绞线因锈蚀而丧失其预应力作用。想要有效避免施工时梁体预应力失效的问题，就可以采用智能张拉、压浆系统进行控制。

1 工程概况

新建张家界至怀化铁路正线全长243．265公里，该铁路设计双线高速铁路时速每小时为350千米，选用Ⅰ型双块式无砟轨道。其中竹林坪大桥长为（40+56+40）米，位于湖南省怀化市鹤城区凉亭坳乡大竹林村，横跨竹林坪溪水库，选用悬灌法施工。梁体为单箱单室变高变截面箱梁，采用变截面底板、腹板、顶板。在整个梁的端支点和中间支点处设有隔板，隔板上设有孔供检验员通过。箱梁顶宽12．6米，底宽6．7米，中支点截面中心线处梁高4．335米，中跨截面中心线处梁高3．035米，边跨截面中心线处梁高17．75米，梁下缘根据次抛物线变化。梁端与边支座中心线的距离为0．75米，与梁节点分界线距离十公分。边承式横桥中心距5．3米，中承式横桥中心距5．8米，中跨合龙段、边跨合龙段长度两米，边跨直段长度11．75米。

竹林坪大桥纵向预应力钢绞线束选用智能张拉灌浆系统，该系统的设备采用lz-5903桥梁预应力智能张拉系统和lzj02智能灌浆系统。提前将预应力施工数据输入笔记本电脑，通过无线网络连接控制张拉仪，自动将张拉数据记录到电脑中。

2 智能张拉控制系统设备组成

智能张拉控制系统设备组成包括2台智能张拉仪、可以上网的笔记本电脑、4台智能斤顶、高压油管、位移传感器等。

在实现张拉时，先将张拉的相关参数输入到电脑中，该智能张拉系统会操控4台千斤顶来实现平衡对称张拉。在张拉过程中不需要任何人为操作，避免了很多不可控因素，而且张拉应力和伸长值的时间曲线会在控制界面实时显示，张拉结束后自动记录存储并上传云端实现信息化管理。

通过智能系统控制张拉过程，可以准确把握加载锚下预应力大小，准确监测预应力筋张拉的形变值；有效保证预应力张拉施工质量，实现张拉同步、准确分级、匀速率加载以及规范持荷时间等；利用该系统可以生成力—时间、位移—时间曲线，方便观测者对张拉过程中是否出现异常情况做出准确判断；结束张拉持荷时，能够缓慢的卸载，尽可能的减小锚固阶段预应力损失。

3 张拉工艺

3.1 锚具及千斤顶的安装

先安装工具锚板，再安装千斤顶与锚具，接着在工作锚板每个锥孔内装上工作夹片，将限制工作锚夹片移动的限位板套在工作锚上，安装千斤顶，最后装上可重复使用的工具锚板与工具夹片。

3.2 智能张拉过程

第一阶段：千斤顶供油张拉至初应力（设计控制应力的20%）。在测量伸长值时为了消除钢束自然松弛造成的误差，可以先用工具锚环锁紧工具锚夹片，在保证管道内的预应力筋受力均匀的前提下绷紧钢绞线。达到预设的应力停顿点后，千斤顶油缸的伸长值会被系统的位移传感器记录。

第二阶段：系统预设的加载速度下，千斤顶继续供油张拉到设计控制应力的五分之二，在未到达预设应力停顿点时，会一直拉伸钢绞线，而且张拉过程中的油泵供油速度会自动调节，千斤顶油缸的伸长值由系统通过位移传感器记录。

第三阶段：加载值到达控制应力的设计值，持续拉伸钢绞线，当张拉力到达设计应力附近时，减缓加载速度，准确到达设计张拉应力。

持荷阶段：在张拉应力达到设计应力时，仪器会停止继续加载并保持载荷（5min），满足张拉力一直处于设计应力范围内，直到千斤顶油缸的伸长值被系统通过位移传感器记录成表格。

锚固阶段：在统计表格做好以后，系统开始卸载，绞线也会随之进行弹性收缩，工作夹片缓慢锚固至工作锚内，完成张拉端锚固。

回顶阶段：该智能系统调控张拉端的千斤顶进行缓慢卸载，在卸载结束后记录工作夹片的外露长度。一整日后，再次测量夹片外露长度，检查有无滑丝断丝情况。

在实施张拉的过程中可以根据笔记本电脑上压力、位移曲线来直观的看出该过程是否出现异常，发现异常立即按下“暂停张拉”按钮，等待故障排除后再继续张拉。整个张拉过程进行时，工作台前不能无人，员工也不能退出张拉界面或者运行其他程序，而是需要时时关注张拉数据。在操作台和千斤顶与张拉仪前都需要专门的工作人员密切观察设备是否正常运转，注意安全，异常情况下必须马上按下“暂停张拉”按钮，直到排除问题后才能继续张拉。

4 循环智能压浆系统

制浆储存系统、注浆泵、自动加水装置、控制系统、监控系统和高压胶管一起组成了循环智能注浆系统。浆液在由高速搅拌机、浆液泵、进浆管、预应力管和回流管组成的回路中连续循环。通过调节泵的排出流量，使管道内的空气全部排出，通过泥浆循环将管道内残留的杂质带出，保证预应力管道的稠密泥浆压力。

4.1 制浆控制

根据灌浆剂的配比，提前在仪器界面输入配比参数，根据设定的一次制浆量系统自动加水，加水后加入灌浆剂，系统自动混合，并根据设定的混合时间。

测量由系统自动控制，排除人为因素，水胶比过大或过小。水灰比测定仪实时监测水泥浆的水灰比，确保配合比符合要求。

4.2 压浆施工

泥浆泵通过高压管道将泥浆液压送入预应力管道然后通过高压管道返回储浆筒，形成循环回路，排出管道中的空气。测控系统通过监测管道进出口压力值不断调整灌浆压力，办证整个循环回路的灌浆压力值满足规范要求。灌浆过程中，操作人员应注意智能灌浆设备的操作。如有异常情况，应立即暂停灌浆，经检查排除后方可继续灌浆。灌浆结束后，通过“清洗系统”自动清洗进浆管与回浆管，直至水流出。

4.3 智能压浆系统优势

为了避免人为加水导致比例不准确，采用系统自动计量加水。利用水灰比测试仪实时监测水灰比，然后将数据反馈给系统接口，保证水泥浆质量。

灌浆过程的一键控制自动完成，既避免了人为操作带来的误差有减少了工人的劳动量。

灌浆结束后，系统自动记录浆液的水灰比、灌浆压力、稳定时间等数据，保证数据的真实性和可追溯性

5 结语

为了排除人为因素的影响，预应力智能张拉系统全过程按规范要求自动完成预应力张拉；张拉分级、压力、泄压速度、持力时间、锚固过程等全面按照桥梁设计和施工的技术要求，准确控制施加的预应力值，并能实现多顶同步张拉。预应力智能注浆系统采用大循环回路注浆，注浆过程由智能系统控制，不受人为因素的影响。该系统可以自动记录水胶比、灌浆压力、稳定时间等数据，而且实时准确测量这些数据，很大程度上保证了梁预应力系统的精度和耐久性。一定程度上帮助预应力结构得以使用更长时间，也提高了桥结构的安全性与耐久性。