智能数控张拉施工工艺设计.docx

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智能数控张拉施工工艺设计

智能数控拉施工工艺

卞桂荣宝枝常溧高速公路

1、序言

本文论述了预应力智能拉系统原理及工艺流程，阐述智能拉系统在施工中与传统拉相比具有其技术经济先进性。

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，外圩村北侧；终点桩号为K46+300，位于溧阳市溧城镇境，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）；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、工艺阐述的主题容及适用围

该工艺主要阐述预制箱梁智能拉，同样适用于空心板梁、连续梁、连续刚构等结构的拉，也可用于边坡锚索、先法等施工。

3、工艺所执行的主要规、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》（JTG/TF50－2011）

《至溧阳高速公路CL-5标工程桥梁施工图》

4、预应力智能拉系统工作原理及工艺流程图

4.1智能拉系统及工作原理

本工程采用的智能拉系统由主机、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，自动完成整个拉过程。

压力传感器在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

位移采集装置

计算机主控制系统

千斤顶智能芯片

无线传输

图1拉系统工作原理图

4.2智能拉工艺流程

图2工艺流程

5、施工法说明和主要设备等资源的配置

5.1施工法说明

和传统拉相比，预应力智能拉系统利用计算机控制技术，实现了预应力拉全过程自动化，具有拉力到位，同步精确，自动控制拉应力、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，确保预应力拉施工质量。

本工程预制箱梁拉采用120T千斤顶进行数控拉，两个千斤顶对称拉，以界滩特大桥42跨右-4箱梁N1（高）束拉控制应力0%、20%、100%进行阐述。

表1计算理论伸长量176mm

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，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为初应力到最大拉应力间的实测伸长量；△L2为相邻级应力拉伸长量差值。

拉前首先由技术员将拉钢束按照拉顺序进行编号输入计算机中。

计算机同拉设备进行，准备工作做好后，启动电源键，按顺序一键完成钢绞线的拉。

拉过程界面见下图：

图3准备拉，压力、位移均为0

图4应力10%时拉应力两端分别为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%拉应力两端分别为37.39MPa、37.56MPa；位移量为97.8mm、97.4mm

表2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；

6.3保证限位板、千斤顶、工具锚板同轴。

6.4拉控制力达到稳定后可锚固，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、工具夹片应经常涂润滑剂。

7、质量标准、卡控点防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，或按规要求控制在-6%～+6%以，否则应暂停拉，待查明原因并采取措施予以调整后，才可继续进行拉。

2、每束钢绞线最多只允出现一丝断丝，每个断面断丝总和不得超过该断面钢丝总数的1%

3、两端对称均匀拉

7.2卡控点防措施

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

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，应与前端拉锚具对正，使位排列一致，不得使钢绞线在千斤顶的穿心发生交叉，以免拉时出现失锚事故，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拉

①智能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拉力的10%、20%、100%进行拉，中间各需稳压一次。

②拉完成后稳压，稳压完成后油泵自行回顶，进行下一束的拉

③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

拉设备及仪表

施工员

长期不使用

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

案要求

拉前

5

砼工程

拉时的混凝土强度

施工员、试验员

设计交底

拉前

6

锚垫板后砼密实度

施工员

无蜂窝，密实

拉前

7

材料

预应力筋损伤

施工员

表面无损伤

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

拉前

9

安全

拉作业区域是否设置警示标志，无关人员禁入

安全员

案要求

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

案要求

拉前

11

拉操作平台是否符合案要求

施工员

案要求

拉前

12

拉时千斤顶后不得站人，且后设置安全挡板

施工员、安全员

案要求

拉全过程

13

智能拉

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，应立即停止拉，查明原因采取措施后再进行拉

拉时

表3智能拉专项检查要素

8、施工工艺所涉及的试验检测容及检测索引的检查标准规

1、精确施加应力

专为“后拉法”全自动预应力智能精确拉工艺而设计，设备全自动化，有利于预应力拉的精确施工，避免人为因素对数据的影响。

将误差围缩小至±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，实现应力与伸长量双控。

（《公路桥涵施工技术规》7.6.2款规定：

预应力筋采用应力控制法拉时……应以伸长量进行校核，其偏差应控制在6%。

）

3、对称同步拉

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、同步对称拉，实现“多顶同步拉”工艺。

4、规拉过程，减少预应力损失

拉数据实现数据库管理，预存拉工艺参数于数据库，根据梁号号即可实现自动拉，拉结果数据自动存储在数据库，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，减少缩量。

《公路桥涵施工技术规》7.6.2款规定：

锚固阶段拉端预应力筋的缩量，应不大于设计规定或表7.6.2所列容值。

9、安全风险分析、防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防措施

拉时作业区应设警告标志，无关人员禁入；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；拉操作地点上、下垂直向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，雨天拉时，还应架设防雨棚。

10、实施过程中所遇问题及处理案

在现场实际操作过程中，由于是首次在预制箱梁力推广运用智能拉设备，所以我部在拉过程中为校核智能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拉控制的读数予以及时比较，发现通过同一榀梁智能拉的人工读数与智能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。

数控拉在常溧高速公路项目应用中存在以下几个面的问题及相关处理案：

10.1设备连接

存在问题：

数控拉千斤顶、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。

处理案：

数控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。

处理案：

需避开高温、雨天施工。

10.4数据输出

存在问题：

拉数据可以设置更改，一定程度上降低了智能拉系统精度的可靠性

处理案：

进一步优化智能拉系统，加强设备的软件能力。

11、工艺措施与传统手工拉经济技术比较

序号

比较容

传统手工拉

预应力智能拉系统

1

拉力精度

伸长率的允误差±6％

±1％

2

自动补拉

无此功能

拉力下降1%时，锚固前自动补拉

3

伸长量测量与校核

用钢尺人工测量拉伸长值，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，与拉力同步控制，实现”双控”

4

对称同步

根据压力表读数控制拉力，依靠对讲机、喊话确定拉同步程度，无法保证拉同步性和精确度

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

拉过程预应力损失大

拉过程规，损失小

9

拉记录

人工记录，容易出错

自动记录

10

安全保障

边拉边测量伸长量，有安全隐患

操作人员远离非安全区，安全可靠

11

经济效益

拉过程需要多人操作

只要2人同时作业