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【摘要】预应力智能张拉系统指的就是一种预应力智能张拉设备与计算机系统连接在一起，实现无线控制。预应力智能张拉系统由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、高压油管、笔记本电脑这几个部件构成。其动力加载系统为高性能液压系统，同时，在系统控制方面，采用专业的编程控制器进行管理和控制，能对张拉施工数据进行科学管理。高大渡槽采用预应力智能张拉对40m跨径箱梁槽身张拉进行控制,解决了传统张拉施工中存在的人为不可控因素、同步精度无法保证、有效预应力难以满足设计要求等现象，而预应力智能张拉系统的应用成功的解决了上述存在问题，有效地控制了预应力渡槽槽身的施工质量、规范了现场施工。并且对预应力张拉数据进行有效分析。
【关键字】渡槽；预应力；智能张拉设备；效果分析
海脉渡槽40米跨现浇预应力混凝土槽身共有三向四种预应力，既纵向预应力钢束、顶板横向预应力钢束、底板横向预应力精轧钢筋、腹板竖向预应力精轧钢筋四类，其中纵向钢束又分为腹板钢束和底板钢束，单束腹板F钢束采用16Φs15.2mm预应力钢绞线，单束底板D钢束采用16Φs15.2mm预应力钢绞线，预应力钢绞线强度标准值为fpk=1860MPa，弹性模量ES=1.95*105MPa。配备2台门式起重机。
2.1 智能张拉系统
预应力智能张拉系统指的就是一种预应力智能张拉设备与计算机系统连接在一起，实现无线控制。渡槽工程预应力智能张拉系统由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、高压油管、笔记本电脑这几个部件构成。其动力加载系统为高性能液压系统，同时，在系统控制方面，采用专业的编程控制器进行管理和控制，能对渡槽工程张拉施工数据进行科学管理。
智能张拉设备一般都采用LJ-ZLB1型号的预应力智能控制张拉系统，不仅可使张拉的精度精确到±1.5%，而且伸长量的精度也能精确到±1mm，成功率达到了95%以上。
2.2 工作原理
施工单位根据系统预先设定的不同账号、角色 和使用权限，通过智能张拉系统平台，输入申请张拉的梁板编号，即可提取张拉要素，在填写相关信息之后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，经由监理单位审核批准后，施工单位启动“张拉施工控制”智能张拉系统平台界面。由智能张拉系统输出液压油量控制信息，通过专用千斤顶液压终端来达到智能控制张拉的目的。张拉完成后数据自动上传，通过智能张拉平台系统，施工单位、监理、业主可以根据预先设定的用户权限登录平台系统，对整个张拉进度、延伸率、起拱度等过程进行全面控制了解。如有不符合质量要求， 系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分 析指标，分析原因，及时积累数据，还可原张拉过程，积累工程经验。同时，该智能张拉系统与传统张拉方式相比，能够使业主、监理、施工单位、检测单位在同一个平台上进行交互，而交互的媒介是通过互联网， 因而突破了地域的限制，实现质量管理的严密性。张拉过程中产生的数据都能够通过无线网络反映到业主面前，便于业主进行施工质量控制。
3.1 施工工艺流程
梳理钢绞线→穿束→安装锚具→安装千斤顶→连接千斤顶和油泵打开数控电脑输人参数→张拉→换孔张拉。
3.2 张拉准备工作
3.2.1 张拉前的检验工作
对锚具、夹片等进行检验；对千斤顶、油泵、油表等进行检查，确定千斤顶与压力表配套；对千斤顶作业空间进行检查、确认。当在使用过程中出现异常现象时，应重新校正。
3.2.2 割除多余钢绞线
钢绞线外露锚垫板的长度为锚具厚度+千斤顶最小工作长度+15cm的张拉富裕量。设计预留长度为80cm。
3.2.3 安装工作锚和工作夹片
装好锚具后用手锤垫在木块上敲击锚具，直至不能敲动。接着将夹片装入锚孔，用比钢绞线直径略大的钢管击打夹片，使之塞紧在锚孔内。用钢管击打夹片前，调整均匀同一夹片中各楔片的缝隙和外露量。装好后的夹片外露量基本一致且缝隙均匀，否则重装。
3.2.4 安装千斤顶和工具锚、工具夹片
张拉千斤顶用槽身龙门吊吊装，并使千斤顶轴线与管道和锚垫板轴线一致，保证钢绞线顺直，减少张拉摩阻力。为使张拉后夹片退锚顺利，在工具锚和工具夹片之间涂抹退锚材料。
3.2.5检查“四同心”
工作锚、限位板、千斤顶、工具锚、夹片按要求装好，工作锚位于锚垫板凹槽内，相互之间密贴；“四同心”符合要求，即预应力管道、锚垫板、锚具、千斤顶四部分基本同心；各油管接头满扣上紧，千斤顶、油表安放位置配套正确。
3.3 梳理钢绞线、穿束
首先对钢绞线和锚具进行编号，每根钢绞线与锚具孔编号相对应。将对应的钢绞线穿人锚具孔内，每隔80~100cm用扎丝对钢绞线进行捆绑。将固定成束的钢绞线人工穿过波纹管,梁端两头各预留60cm钢绞线。
3.4 安装锚具、千斤顶
锚具应避免腐蚀、沾污、遭受机械损伤、混淆和散失。用龙门吊吊起千斤顶进行安装,千斤顶断面与锚具断面平行，千斤顶端用锚具进行固定。千斤顶靠梁端放置限位板,另一端安装工具锚。
3.5 连接千斤顶和油泵
张拉梁两端千斤顶与油泵通过油管和信号线连接，油管连接需进行检验。管线连接完成后，打开主控电脑，检查信号线连接是否正常。
3.6 主控电脑输入参数、张拉
所有连接线、油管、各个部件连接完成并检验后，在施工现场配置桌椅，将主控电脑与预应力张拉仪通过无线网络连接好，并配置1台打印机与主控电脑连接，所有张拉数据将通过打印机打印出来。
打开主控电脑，将工程名称，张拉梁片信息、张拉各种数据系数输入进去，点击开始张拉。
3.7 纵向预应力
40m跨径箱梁槽身纵向预应力钢束均采用Φ15.20mm的钢绞线，所有纵向预应力钢束采用单孔16根钢绞线，采用YM15-16锚具体系。纵向预应力钢束采用16Φs15.2mm预应力钢绞线，两端同时、同步、对称张拉，设计张拉控制应力σcom=0.74fpk=1376.4 MPa，单束预应力钢束设计张拉力为3083.1kN。
纵向预应力钢束张拉顺序：F4→F3→F2→F1→D1→D2→D3,采用双向张拉，按同步、对称、同时张拉的原则进行。
预应力钢束张拉时增加的速率控制在100MPa/min，共分四步张拉完成。第一步：张拉应力由0至15%σcon预紧阶段，要求单束张拉；第二步：张拉应力由15%至30%σcon；第三步：应力由30%至60%σcon；第四步：应力由60%至100%σcon。第一步由0至15%σcon，张拉后分别记录其伸长值，按既定顺序进行第二步张拉：张拉应力由15%至30%σcon并对其伸长量校验，满足“实际伸长量误差控制在+6%”的要求并持荷5min后，可进行第三步张拉：张拉应力由30%至60%σcon，再按既定顺序转移到其余钢束；第四步，张拉应力由60%至100%σcon，每步都按上述要求进行伸长值校验。
预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。对夹片式锚具，锚固后夹片顶面应平齐，其相互间的错位宜不大于2mm，且露出锚具外的高度应不大于4mm。锚固完毕并经检验确认合格后方可切割端头多余的预应力筋，切割时应采用砂轮锯，严禁采用电弧进行切割，同时不得损伤锚具。切割后预应力筋的外露长度应不小于35mm，且应不小于1.5倍预应力筋直径。锚具应采用封端混凝土保护，当需长期外露时，应采取防止锈蚀的措施。
图3-1 纵向预应力钢束断面布置图
图3-2 纵向预应力钢束施工流程图
3.8 竖向预应力
竖向每个断面有4个预应力精轧孔道，按先外侧后内侧的顺序进行单端张拉，由箱梁两端对称、同时向中间推进。箱梁腹板竖向采用Φ32mm精轧螺纹钢筋在顶面单端张拉，锚具采用JLM-32型，张拉控制应力为σcom=0.85fpk=790.5MPa,单根钢筋设计张拉控制力为635.4kN；所有预应力精轧螺纹钢筋严禁超张拉。
张拉工作程序：检查孔道是否通畅→将锚固端清理干净→安装锚具→用连接器连接千斤顶张拉杆与预应力钢筋→安装工具锚→按规范程序张拉到设计吨位→持荷5分钟→检查各项张拉控制指标→上紧锚具锚固→卸载→旋下工具锚。
竖向预应力筋要求采用扭力扳手二次张拉，二次张拉时间间隔为第一次张拉完成后5天，以确保竖向预应力筋及底板横向预应力筋的张拉质量。二次张拉完成后，应按湖南省地方标准《预应力混凝土箱梁桥腹板竖向预应力精轧螺纹钢筋张拉力检测规程》（DB43/T 847-2013）的有关规定，及时对箱梁的横向、竖向预应力精轧螺纹钢筋逐根进行检测，满足要求后方可压浆。施工时应切实注意严禁水泥砂浆等杂物进入竖向预应力钢筋的管道。
图3-3 竖向、横向预应力钢束（筋）断面布置图
3.9 横向预应力
40m跨径箱梁槽身顶板横向预应力钢束采用公称直径15.20mm的预应力钢纹线，每束钢束采用 3Φs15.2mm 预应力钢绞线，采用BM15-3扁锚体系，设计张拉控制应力σcom=0.75fpk=1395MPa, 单束预应力钢束设计张拉控制力585.9kN，采用单端张拉方式，从两端同步、对称向中间张拉。横向预应力的张拉和纵向预应力张拉方法相同，横向预应力为单端张拉，交替对称张拉。
预应力箱梁的底板横向预应力钢筋采用公称Φ32mm的精轧螺纹钢筋，相应的预应力锚具采用JLM-32型，张拉端与锚固端交错布置，强度标准值fpk=930MPa,设计张拉控制力为σcom=0.85fpk=790.5MPa,单根钢筋设计张拉控制力635.4kN，采用单端张拉方式张拉；所有预应力精轧螺纹钢筋严禁超张拉。
横向预应力钢筋张拉程序与竖向预应力张拉相同。
横向预应力钢筋二次张拉与竖向预应力张拉相同。
3.10 张拉伸长值计算
①预应力筋的理论伸长值ΔLL计算公式：
Pp--预应力筋的平均张拉力(N)，直线筋取张拉端的拉力
；两端张拉的曲线筋，计算方法应符合本规范规定；
L--预应力筋的长度(mm)；
Ap--预应力筋的截面面积(mm2)；
Ep--预应力筋的弹性模量(N/mm2)。
②预应力筋张拉时，应先调整到初应力σo，该初应力宜为张拉控制应力σcom的10%～25%，伸长值应从初应力时开始量测。预应力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，尚应加上初应力以下的推算伸长值。预应力筋张拉的实际伸长值ΔLs (mm)可按计算:
ΔLs=△L1+△L2
△L1--从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值(mm)；
△L2--初应力以下的推算伸长值(mm)，可采用相邻级的伸长值。
钢绞线实际张拉伸长值与理论计算张拉伸长值的差值应在-6%～+6%范围内，即表明本束钢绞线张拉合格。否则，张拉力虽已达到设计要求，但实际伸长值与理论伸长值之间的误差超标，则暂停施工，在分析原因并处理后继续张拉。
对伸长量超标的原因分析，从如下方面入手：张拉设备的可靠性即张拉力的准确度；波纹管孔道摩阻和偏差系数取值的准确性；钢绞线弹性模量计算值与实际值的偏离；伸长量量测和计算方面的原因，如没考虑千斤顶内钢绞线伸长值等。若一切正常，则封堵锚具端头，尽快压浆。
4.1 渡槽槽身预应力张拉数据
1) 7#至8#渡槽槽身40米预应力张拉数据记录：
2)8#至9#渡槽槽身40米预应力张拉数据记录：
3)9#渡槽槽身40米预应力张拉数据记录：
4.2 渡槽槽身预应力张拉效果分析
1) 施加的预应力力值大小得到了精确的控制，降低了由于预应力施加不足或超过引起的渡槽槽身开裂、下挠、破坏等风险，有利于保证结构安全，提高耐久性，延长使用寿命，降低养护维修成本。
2) 实现对称同步张拉，保证施加应力均衡，消除了对称张拉不受力不均衡对结构造成的扭曲等危害。
3) 通过规范张拉行为大幅度减小了张拉过程中预应力的损失，保证了有效应力符合设计要求。
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索时相互缠绕。
2)限位板详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。
3)保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。
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。
5)工具锚板锥孔、工具夹片应经常涂润滑剂。
1)现场工人必须佩带安全帽，做安全培训和安全技术交底。
2)现场用电禁止随意乱摆，必须通过支架架起来，且在开关位置竖立安全警示牌。
3)张拉过程中,禁止任何人员在张拉梁片两端站立或经过。
4)操作高压油泵人员应戴护目镜，防止油管破裂或接头不
智能张拉系统操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境，借助智能张拉系统，可以自动读取梁板参数，智能计算张拉过程的压力依，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预,且具有错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程控制,核心是在预应力张拉控制和施工技术总结的基础上通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变了传统的通过人工来操纵油泵进行张拉操作，真正实现了张拉的同步性控制。
渡槽槽身采用预应力智能张拉有利于保障渡槽结构安全，通过槽身预应力智能张拉施工,确保了渡槽施工质量符合设计和规范要求，从而降低了渡槽全寿命周期成本。
[1]吴涛，桥梁预应力张拉精细化智能控制技术及关键设备研究，2010（11）。
[2]罗茂柏、任先松，浅析我国预应力砼技术的发展与工艺水平的提高2010.12。
[3]刘芳、刘志成，预应力智能张拉技术在炎陵高速中的应用2013.01。
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