智能张拉使用

12桥梁预应力智能张拉系统、大循环压浆系统湖南联智桥隧技术有限公司周昆2012年2月17日——预应力施工智能化新趋势3引言传统张拉及其局限性众多桥梁坍塌事故带来的启示桥梁预应力智能张拉系统智能张拉与传统张拉之比较系统推广使用相关证书媒体报道结语目录4传统的预应力张拉方式，施工质量的好坏随着封锚的完成，被掩盖得严严实实。预应力智能化张拉技术的应用，改变了这一切。监督人员能在不去现场的情况下对张拉施工质量进行及时、高效的掌握。随着我们对数据的密切关注，对异常数据进行原因分析、现场调研，预应力施工质量管理水平产生了质的飞跃。引言5传统张拉及其局限性6桥梁预应力传统张拉工艺：可概括为:1、人工手动驱动油泵;2、根据压力表读数控制张拉力;3、待压力表读数达到预定值时，用钢尺人工测量张拉伸长值;4、人工记录张拉数据。78人为因素对张拉质量的影响：工人工作态度因素：发现问题不进行处理；不进行持荷，未能克服预应力筋的早期松弛工人工作经验因素：进油速度控制不到位；无法较为准确地控制张拉力值，造成超张拉或欠张拉人工读取油表值的不精确；人工测量预应力筋伸长值的不精确张拉数据的记录可能不具备客观性，存在造假9设备硬伤对张拉质量的影响：设备依靠步话机、喊口号不可能做到同步油压表指针震动，无法读准依靠人工控制，无法进行精准的力值控制张拉过程不能重现10•有效预应力偏小，预应力度不足，结构过早出现裂缝，下挠超限。•有效预应力偏大，可能导致预应力筋安全储备不足，结构过大变形或裂纹，甚至脆性破坏。最直接的影响11通过对1200多片简支梁和七座连续刚构梁桥的预应力检测数据分析，这种传统的张拉工艺存在如下主要问题：1、张拉力控制误差过大,达±15%；2、钢绞线伸长值测量不及时、不准确，未能实现张拉力和伸长值的双重同步控制；3、张拉过程很不规范,预应力损失大；4、两端对称张拉不同步,结构受力不均；5、人工记录数据，质量隐患被掩盖。12▲有效预应力检测实例项目一梁板有效预应力偏差走势图-30-25-20-15-10-505101520有效预应力偏差(%)有效预应力偏差5月6月7月8月9月13如果预应力施工不当，梁体内不能建立有效的预应力，在混凝土徐变的共同作用下，梁体必将发生严重的下挠。挠度过大不但会使跨中主梁下凹，破坏桥面的铺装层，影响桥梁的使用寿命和行车舒适性，甚至危及高速行车时的安全。14众多桥梁坍塌事故带来的启示157月11日，建于1997年的某大桥坍塌…….167月14日，建成不到12年的某大桥垮了，177月15日，通车仅14年某桥塌了，182004年6月10日早晨7时许，某大桥突然发生垮塌。专家组认定，该桥在超限车辆长期作用下，内部预应力严重受损。重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂、坍塌。生命！19湖南某高速公路通车10年左右即对空心板桥梁进行了加固。·20杭州通报钱江三桥事故调查结果称目前能满足正常使用2011-11-0510:01:25新华社调查报告称，工程施工由十家单位承建，整个工程无分包和转包现象。但主桥箱梁施工存在竖向预应力部分损失、管道压浆不饱满、接缝处错台、麻面及裂纹等质量缺陷。个别工序存在监理不够到位现象，部分质量评定与工程实际有偏差。调查组分析得出，事故的主要原因为超限超载货车对空心板梁产生的荷载效应超过空心板梁的承载能力。此前报道，据《中国新闻周刊》获得的一份当年《杭州钱江三桥建设工程交工验收报告》显示，主桥箱梁施工存在过分强行合拢，预应力张拉、压浆工艺不够规范，砼蜂窝较多、多处漏水、内外错台较大；主桥预应力结构中箱梁腹板有较多斜向和竖向裂缝，裂缝最宽已达0.58毫米，裂缝最长为4.3米。21传统的预应力张拉工艺人为操作误差大，张拉过程不规范，难以掌握和控制张拉质量。此外，传统张拉过程需要多个操作工人，施工单位每年需要为此支付数万元费用，且张拉过程需要人工参与伸长量的测量等，存在较大安全隐患。2223桥梁预应力智能张拉系统24系统结构图25智能张拉仪张拉系统控制平台智能千斤顶26特点◆精确施加应力系统能精确控制施加的预应力力值，将误差范围由传统张拉的±15％缩小到±1％。（2011版桥涵施工技术规范7.12.2第2款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5％”）◆及时校核伸长量，实现“双控”实时采集钢绞线伸长量，自动计算伸长量，及时校核伸长量是否在±6%范围内，实现应力与伸长量同步“双控”。◆同步张拉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。（规范7.12.2第1款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2％）27特点（续）◆智能控制，规范张拉过程张拉程序智能控制，不受人为、环境因素影响；停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合桥梁设计和施工技术规范要求。（规范规定持荷时间为5分钟）◆质量管理功能可实现质量远程监控，张拉过程真实记录，真实掌握质量状况，质量责任永久追溯。28◆节约人力，降低成本传统张拉需要两端各1人操作油泵、各1人量测伸长量、各1人记录张拉数据，共需6人同时作业。智能张拉只需1人操作电脑，2人照看张拉现场，共可3人可完成张拉。节约3人，效益可观。按3人每月工资1.5万元计算，按2年工期计算，可节约人力成本36万元。29可同时控制两个或多个千斤顶的张拉工作，实现真正意义上的“多顶同步”张拉施工；张拉力值大小精确控制，自动补张；张拉加载速率、停顿点、持荷时间等张拉要素自动控制；张拉初应力下自由伸长量智能捕捉，钢绞线伸长量精确测量；优点：30仪器测试替代人工读数，人为因素影响小；数据无线传输，操作方便、快捷；可再现预应力张拉过程，积累丰富的工程数据；规范施工，排除人为因素干扰，切实提高施工质量。优点（续）：31张拉过程再现，张拉加载速率、停顿点、加载力、伸长量、持荷时间等张拉要素一览无余，永久追溯。32利用电脑自带摄像头拍照，确保施工人员、监理人员到位；张拉数据随时可以查看并且无法更改，杜绝数据造假。33及时处理，消除隐患：某项目用传统张拉出现断丝情况，通过现场调查，发现一个工具夹片没有正确安装，用张拉5根钢绞线的力张拉4根钢绞线，导致了钢绞线断丝，险酿成事故。智能张拉能在张拉过程中通过实时的“伸长量校核”，将问题发现在萌芽状态。34钢绞线断丝原因：一根钢绞线没有正确装上工具夹片35伸长量校核。智能张拉系统实时的“伸长量校核”，能预防人工失误导致预应力筋断丝。·36督促解决施工实际中可能存在的问题：应该穿8根钢绞线的只穿了5根；某项目三标1根钢绞线穿不进去，不采取措施解决问题。智能张拉系统能在张拉时反映上述“造假手段”，使得施工单位无法作假。37发现钢绞线穿索错误：某项目一束钢绞线延伸量误差异常，施工单位邀请技术员去现场察看，发现是钢绞线穿错缘故引起，三个孔本应该依次穿8、8、9根钢绞线，结果依次穿成了9、8、8根，进一步调查，周围所有的梁都存在类似错误。38纠正错误张拉顺序：在张拉4孔空心板过程中，设计要求左右交叉对称张拉。用传统张拉方式，工人为了省事，能够先把左边的全部拉完，然后再来张拉右边的孔道，这样可以减少对千斤顶的移动。某项目一标发现延伸量误差异常，究其原因就是有意不按设计顺序张拉。39杜绝张拉“任务式”完成：较多项目出现过这样的情况，即对预制箱梁张拉的时候底层两孔与台座距离过于接近导致千斤顶无法放入，此时工人不想办法解决，而只是简简单单地用小吨位千斤顶随意进行单根单端张拉，敷衍了事。智能张拉系统因为可以保留每片梁板原始张拉数据且不能更改，因此迫使施工单位采取方法规范张拉过程。40洞察孔道漏浆：某项目40米T梁先穿钢绞线后浇筑梁板，由于施工过程操作不当导致孔道漏浆，致使钢绞线在梁体内被卡住，最终两端延伸量偏差异常。如果不被发现并进行处理，则该孔道无法正常完成压浆，后果不堪设想。41如图，孔道两端存在一端千斤顶压力上升较快，位移上升较慢，而另外一端千斤顶压力上升慢而位移上升较快的现象。通过现场调研发现，该40米T梁采取先穿索钢绞线，再浇筑混凝土的施工工艺，而在这个过程中，波纹管漏浆，导致钢绞线在波纹管内被卡住，以致张拉过程压力、位移难以同步。左边延伸量右边比左边长4.6cm42智能张拉与传统张拉之比较43技术比较比较内容传统手工张拉智能张拉系统1张拉力精度±15%±1%2自动补张拉无此功能张拉力下降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，无法实现多顶对称张拉同步精度达±2%，计算机控制实现多顶对称同步张拉。5加载速度随意性大，往往过快按程序设定速度加载，排除人为影响6持荷时间随意性大，往往过短按程序设定时间持荷，排除人为干预44技术比较（续）比较内容传统手工张拉智能张拉系统7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8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9预应力损失张拉过程预应力损失大由于张拉过程规范，损失小10张拉记录人工记录，可信度低自动记录，真实再现张拉过程11安全保障边张拉边测量延伸量有人身安全隐患操作人员远离非安全区域，人身安全有保障12质量管理与远程监控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，实现质量远程监控45智能张拉与传统张拉比对试验压力传感器传感器显示游标卡尺测量伸长量电脑显示46传统张拉与智能张拉比对试验（续）47预应力智能张拉技术有力的保证了预应力张拉施工质量。然而,再好的张拉技术也必须在管道压浆密实的条件下才能保证结构的耐久性。张拉质量+压浆质量→结构安全、耐久性48保护预应力筋免遭锈蚀，保证结构物的耐久性。预应力筋在高应力状态下更易锈蚀（约是普通状态下的6倍），尤其以钢丝组成的钢丝束、钢绞线等，如不及时采取防锈措施，就会很快因锈蚀而断裂；使预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体，增加锚固的可靠性，提高结构的抗裂性和承载能力。灌入孔道的水泥浆，既包裹预应力筋，又接触孔道壁，硬化后像胶黏剂一样，把预应力筋和孔道壁粘结起来，共同作用。一、预应力管道压浆的作用49二、预应力管道压浆不密实的危害预应力管道压浆不密实将严重影响结构的耐久性，使得桥梁结构可能在毫无征兆的情况下突然坍塌。因预应力施工质量导致桥梁结构性病害、缩短其使用寿命的案例并不鲜见。50如国内某竣工于1994年的三索面独塔斜拉桥，曾为交通部85科技攻关项目，设计使用寿命为50年，2007年检测表明已出现功能性病害，采取了限载、限速的措施；2011年12月，该桥被爆破拆除，从拆除后现场主梁解剖情况看，其压浆不饱满，钢绞线锈蚀的情况极为严重。51该桥爆破拆除后的照片52纵向主梁切片照片53纵向主梁预应力管道压浆严重不饱满，50%孔道钢束完全未被水泥浆包裹，30%孔道存在部分空洞。54三、预应力智能压浆系统功能特点自动测试管道压力摩擦损失本系统可在浆液循环阶段自动测试预应力管道摩擦压力损失值，根据管道压力损失值控制进浆压力。浆液持续循环排除管道内空气通过大循环系统将浆液导流至制浆桶，形成循环回路系统，持续循环带动管道内空气排出。55实时测控水灰比本系统可实时监测浆液水胶比，当实测水胶比大于0.28时及时给出警示信息。（2011版桥涵施工技术规范7.9.3条规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28）精确控制灌浆压力本系统通过每次压浆时实测管道压力损失，以出浆口满足规范最低压力值为原则设置进浆压力值。保证沿途压力损失后管道内仍保证规范要求的最低压力值（2011版桥涵施工技术规范7.9.8条规定“对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.5～0.7MPa…关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的压力）。56实时监测流量本系统智能测控仪可监测实时进浆、返浆流量。一次压注双孔对于跨径40m内的预制梁，单孔长度小于45m的预应力管道均可双孔同时压浆。