摘要：簡(jiǎn)述了預(yù)應(yīng)力橋梁張拉和壓漿的重要性，以及目前預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)存在的缺陷，詳細(xì)闡述了智能預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)和智能壓漿技術(shù)及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力橋梁；智能張拉；壓漿

0 引言

對(duì)停止使用甚至發(fā)生坍塌事故的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁的最終調(diào)查結(jié)果均表明，其預(yù)應(yīng)力張拉施工時(shí)損失部分預(yù)應(yīng)力、管道壓漿不符合要求是主要原因，加上車(chē)輛載貨超過(guò)橋梁設(shè)計(jì)承載能力，導(dǎo)致發(fā)生橋梁坍塌事故?；诖耍疚脑敿?xì)闡述了智能預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)和智能壓漿技術(shù)及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并對(duì)智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行展望

1 橋梁常見(jiàn)故障原因分析

1.1 預(yù)應(yīng)力張拉不規(guī)范

橋梁進(jìn)入預(yù)應(yīng)力張拉施工環(huán)節(jié)，常存在預(yù)應(yīng)力張拉不規(guī)范問(wèn)題，從而造成橋梁底板等部位發(fā)生不同程度的裂縫。分析認(rèn)為，在施工過(guò)程中沒(méi)有準(zhǔn)確控制預(yù)應(yīng)力是導(dǎo)致上述情況的主要因素。當(dāng)施加的預(yù)應(yīng)力不足時(shí)，就會(huì)降低橋梁強(qiáng)度，引起橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫會(huì)。當(dāng)施加的預(yù)應(yīng)力過(guò)大時(shí)，會(huì)造成橋梁整體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，甚至使工程內(nèi)部的鋼筋發(fā)生脆性損壞，從而產(chǎn)生巨大的安全隱患。

除了施加預(yù)應(yīng)力不足湖過(guò)大問(wèn)題外，施加的預(yù)應(yīng)力不均勻同樣會(huì)造成工程結(jié)構(gòu)損傷。橋梁內(nèi)部每一條孔道每一個(gè)部分，甚至不同孔道的相同位置所受力都是不同的，施加的預(yù)應(yīng)力如果不均勻，將會(huì)嚴(yán)重影響橋梁內(nèi)部的力場(chǎng)分布，降低鋼筋結(jié)構(gòu)的使用壽命。

1.2 管道壓漿不緊實(shí)

在規(guī)范的預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿施工過(guò)程中，需將預(yù)應(yīng)力筋所處孔道注滿(mǎn)水泥漿液，通過(guò)水泥漿液的黏著力使預(yù)應(yīng)力筋和孔道內(nèi)壁充分融合，完成高密度的封閉。這不但能充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的效用，還能將構(gòu)筑物最大程度融合成一個(gè)整體，保障其主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。但若壓漿密實(shí)度不符合規(guī)范，留有若干空隙，就會(huì)造成預(yù)應(yīng)力鋼筋發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，使預(yù)應(yīng)力筋無(wú)法發(fā)揮作用，導(dǎo)致橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)和力場(chǎng)遭到破壞，進(jìn)而引發(fā)裂縫甚至結(jié)構(gòu)斷裂垮塌[1]。

1.3 其他施工問(wèn)題

在預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿施工過(guò)程中，若出現(xiàn)錨頭滑絲、鋼絞線斷絲等情況，同樣會(huì)影響預(yù)應(yīng)力張拉效果。此外項(xiàng)目設(shè)計(jì)缺陷、工人操作不規(guī)范等情況，也會(huì)影響預(yù)應(yīng)力張拉效果。其中一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽，就可能導(dǎo)致整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)缺陷

2.1 張拉施工精度難以保證

原有預(yù)應(yīng)力張拉施工的主要設(shè)備包括液壓油泵、千斤頂?shù)?，這些設(shè)備的使用效果主要取決于操作人員的使用熟練度、操作技巧、施工經(jīng)驗(yàn)等，由此導(dǎo)致張拉誤差較難準(zhǔn)確掌控。液壓油泵的輸出壓力需要手工調(diào)節(jié)，不能設(shè)置準(zhǔn)確的參數(shù)，張拉壓力完全取決于壓力表的讀數(shù)。如果壓力表準(zhǔn)確度欠缺，加上操作人員施工經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致張拉力精度難以保證。

在油壓表讀數(shù)穩(wěn)定在規(guī)定壓力值后，鋼絞線持荷時(shí)間不得少于5min。在此時(shí)間段內(nèi)如果發(fā)生欠張拉，無(wú)法進(jìn)行張拉補(bǔ)償，繼續(xù)加載難度極大，則會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成損傷。鋼絞線張拉是否合格，其張拉壓力值和伸長(zhǎng)量均需符合規(guī)定數(shù)值，但是其伸長(zhǎng)量需要依靠人工測(cè)量，但是人工測(cè)量難以保障測(cè)量的準(zhǔn)確度。

2.2 壓漿施工工藝存在缺陷

原有壓漿施工工藝是存在明顯缺陷，主要表現(xiàn)在孔道壓漿密度低。如果孔道壓漿密度不夠，就會(huì)造成孔道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋與孔道內(nèi)壁的融合不夠緊實(shí)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋在空氣中暴露，引發(fā)腐蝕，使其強(qiáng)度降低。孔道壓漿密度低，會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變低，進(jìn)而降低整個(gè)橋梁的承載能力，為橋梁竣工后的使用埋下安全隱患?？椎缐簼{密度低，還會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋的錨頭應(yīng)力集中，預(yù)應(yīng)力筋整體受力不平均、負(fù)荷強(qiáng)度降低[2]。

3 智能預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)

3.1 智能張拉技術(shù)的優(yōu)越性

面對(duì)目前規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的預(yù)應(yīng)力橋梁工程需求，采用智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿新技術(shù)新設(shè)備是必然的選擇。采用該項(xiàng)新技術(shù)新設(shè)備，不僅能夠準(zhǔn)確控制預(yù)應(yīng)力張拉值并將誤差管控在合理范圍內(nèi)，同時(shí)能夠提升施工效率，減少人力資源投入，有效降低工程成本。

3.2 智能張拉系統(tǒng)組成和工作原理

3.2.1 智能張拉系統(tǒng)組成

智能張拉系統(tǒng)主要由智能主機(jī)、液壓油泵和千斤頂組成。智能主機(jī)在控制張拉預(yù)應(yīng)力的過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，是智能張拉系統(tǒng)的核心設(shè)備。智能主機(jī)與液壓油泵和千斤頂有機(jī)協(xié)同，不依靠人工調(diào)節(jié)，便可充分發(fā)揮其最大效能。

3.2.2 智能張拉系統(tǒng)工作原理

智能張拉系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互智能化，界面簡(jiǎn)單、易操作。在進(jìn)行張拉施工時(shí)，只需使用計(jì)算機(jī)將張拉預(yù)應(yīng)力、鋼絞線伸長(zhǎng)量等數(shù)據(jù)錄入智能主機(jī)中，這些數(shù)據(jù)就會(huì)以常量的形式在智能主機(jī)中儲(chǔ)存，實(shí)時(shí)顯現(xiàn)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)變化情況，操作人員則可以及時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

在計(jì)算機(jī)中錄入張拉預(yù)應(yīng)力數(shù)據(jù)后，智能主機(jī)就會(huì)以總線為媒介接收到相應(yīng)參數(shù)，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行智能分析，科學(xué)確定張拉預(yù)應(yīng)力、鋼絞線伸長(zhǎng)量的變化情況。隨后智能主機(jī)發(fā)出操作信號(hào)，指令張拉設(shè)備進(jìn)行智能張拉作業(yè)。

智能張拉系統(tǒng)可隨時(shí)線性調(diào)整電動(dòng)機(jī)參數(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)張拉過(guò)程進(jìn)行補(bǔ)償操作。智能主機(jī)通過(guò)計(jì)算精確操作液壓油泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到精準(zhǔn)控制張拉預(yù)應(yīng)力的目的。通過(guò)智能主機(jī)AI指令控制張拉施工，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以全自動(dòng)化模式完成各類(lèi)參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整和控制[3]。智能張拉系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

3.3 智能張拉系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.3.1 互聯(lián)互通

在張拉作業(yè)之前，操作人員需要將項(xiàng)目機(jī)構(gòu)和相關(guān)單位信息輸入到系統(tǒng)中。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將工程實(shí)施數(shù)據(jù)傳送給工項(xiàng)目機(jī)構(gòu)和相關(guān)單位，便于其掌握第一手?jǐn)?shù)據(jù)并做出準(zhǔn)確快速的后續(xù)操作。

3.3.2 操作精準(zhǔn)

工程項(xiàng)目監(jiān)理單位工程師可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)察和審核系統(tǒng)回傳數(shù)據(jù)并在線上簽字確認(rèn)。現(xiàn)場(chǎng)施工人員可在施工進(jìn)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控張拉作業(yè)的全過(guò)程，甚至可精準(zhǔn)控制每每組線束的預(yù)應(yīng)力值，將預(yù)應(yīng)力精度控制在0.1MPa以?xún)?nèi)，將每組線束的位移精度控制在1mm以?xún)?nèi)。智能系統(tǒng)可以對(duì)實(shí)時(shí)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)控制。

3.3.3 具備補(bǔ)償與記憶功能

智能張拉系統(tǒng)具有漏壓補(bǔ)償功能，在特殊情況下仍能保持持久壓力。基于系統(tǒng)智能儲(chǔ)存技術(shù)，智能張拉系統(tǒng)具有斷電記憶功能，如果出現(xiàn)斷電情況，系統(tǒng)仍能完整成保存各項(xiàng)數(shù)據(jù)。這兩項(xiàng)功能在施工現(xiàn)場(chǎng)遇到極端狀況時(shí)，可以為現(xiàn)場(chǎng)人員爭(zhēng)取更多的時(shí)間解決問(wèn)題，保證施工的正常推進(jìn)。

3.3.4 儲(chǔ)存可導(dǎo)出

智能張拉系統(tǒng)具備操作日志的儲(chǔ)存及導(dǎo)出功能，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)記錄每個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)狀態(tài)、參數(shù)數(shù)據(jù)等。日志可準(zhǔn)確、客觀反映系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，施工結(jié)束后，技術(shù)人員可以導(dǎo)出日志，快速對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行復(fù)盤(pán)分析。

4 智能壓漿技術(shù)

4.1 智能壓漿系統(tǒng)組成和工作原理

4.1.1 智能壓漿系統(tǒng)組成

智能壓漿系統(tǒng)主要由智能主機(jī)、循環(huán)壓漿機(jī)和測(cè)控設(shè)備組成。智能主機(jī)是智能壓漿系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，可預(yù)置和調(diào)節(jié)所有參數(shù)，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能壓漿系統(tǒng)要求技術(shù)人員具有良好的計(jì)算機(jī)實(shí)操能力。

4.1.2 智能壓漿系統(tǒng)工作原理

智能主機(jī)通過(guò)系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)輸入，對(duì)孔道壓漿進(jìn)行精準(zhǔn)控制。智能壓漿系統(tǒng)需要保持水泥漿液的不間斷內(nèi)部循環(huán)，實(shí)時(shí)將孔道內(nèi)部的空氣和雜質(zhì)通過(guò)壓力沖孔的方式排出。如果在內(nèi)部循環(huán)中水泥漿液發(fā)生堵塞現(xiàn)象，智能主機(jī)則會(huì)自動(dòng)報(bào)警，緊急提示技術(shù)人員。

智能壓漿系統(tǒng)在孔道出口區(qū)域安裝高精度傳感器，技術(shù)人員可通過(guò)高精度傳感器掌握壓漿流量、孔道壓力、漿液水膠比等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。智能壓漿系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳給智能主機(jī)，智能主機(jī)會(huì)自動(dòng)分析回傳數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，確保壓降作業(yè)在規(guī)定參數(shù)范圍內(nèi)完成。

智能壓漿系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保漿液在孔道內(nèi)部的密實(shí)度符合技術(shù)要求，最大程度減少孔道中的空隙，并線性調(diào)節(jié)漿液壓力值。智能壓漿系統(tǒng)裝有智能漿液加水裝置，可可實(shí)現(xiàn)水膠比的精準(zhǔn)智能調(diào)節(jié)[4]。智能壓漿系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

4.2 智能壓漿系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

4.2.1 確保壓漿緊密性

壓漿作業(yè)的目的是確保通過(guò)混凝土漿液，將預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道內(nèi)壁完全融合，使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體，預(yù)應(yīng)力在橋梁內(nèi)部科學(xué)分布，并確保預(yù)應(yīng)力鋼筋不裸露，避免其出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)一旦密實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，則不能對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋完全包裹，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋與主體架構(gòu)的錨固也不會(huì)穩(wěn)固，這都會(huì)很大程度降低主體結(jié)構(gòu)的承載能力。

智能壓漿系統(tǒng)可以解決這一弊端，完美實(shí)現(xiàn)壓漿的緊密性。其在作業(yè)過(guò)程中可以不間斷保持漿液的往復(fù)循環(huán)，可以把預(yù)應(yīng)力孔道口的漿液儲(chǔ)存在儲(chǔ)漿桶內(nèi)，并重新循環(huán)入孔道。系統(tǒng)為了保持孔道內(nèi)壓漿的緊密性，可以智能化排出孔道內(nèi)的空氣，并可持續(xù)進(jìn)行壓漿。

4.2.2 可精準(zhǔn)管控壓漿技術(shù)指標(biāo)

安裝在進(jìn)出口的傳感器實(shí)時(shí)對(duì)水膠比進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可將參數(shù)誤差控制在合理區(qū)間。在壓漿作業(yè)過(guò)程中，以智能主機(jī)為核心形成連接施工工具和傳感器的循環(huán)模式，實(shí)時(shí)調(diào)整技術(shù)參數(shù)，確保施工質(zhì)量符合要求。智能壓漿系統(tǒng)避免了人為操作可能產(chǎn)生的誤差，可以精準(zhǔn)的管控壓漿技術(shù)指標(biāo)[5]。

5 智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)應(yīng)用前景

橋梁建設(shè)項(xiàng)目可以充分發(fā)揮智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在技術(shù)參數(shù)方面，一旦張拉力誤差范圍超過(guò)1%，智能張拉系統(tǒng)在錨固前會(huì)自動(dòng)觸發(fā)張拉功能，智能修正張力值，完成雙向智能控制。智能張拉系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取張拉數(shù)據(jù)，根據(jù)張拉力值進(jìn)行智能調(diào)整，二者誤差不超過(guò)2%。技術(shù)人員可以依托智能化張拉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)施工，避免人為操作誤差和操作失誤問(wèn)題，大幅提升張拉施工質(zhì)量。

智能壓漿技術(shù)在橋梁建設(shè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要集中在參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)整和控制方面，其可以實(shí)現(xiàn)完全排出孔道內(nèi)的空氣和雜質(zhì)，提高壓漿的整體均勻度及密實(shí)度。智能壓漿技術(shù)與原有人工作業(yè)方式相比，其對(duì)工程質(zhì)量有著巨大提升。同時(shí)，在橋梁工程中應(yīng)用智能壓漿技術(shù)，可以自動(dòng)對(duì)作業(yè)日志、施工過(guò)程參數(shù)等進(jìn)行記錄，使施工操作實(shí)現(xiàn)溯源管理。

在橋梁建設(shè)中智能預(yù)應(yīng)力張拉和智能壓漿技術(shù)，在工程管理方面有很大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在經(jīng)濟(jì)效益方面則更加直觀。例如原有張拉施工方式至少需要6名以上施工人員參與，而智能張拉系統(tǒng)僅需2名施工人員；原有壓漿只能進(jìn)行單孔道壓漿作業(yè)，而智能壓漿系統(tǒng)可同時(shí)進(jìn)行雙孔道壓漿作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)在提高施工質(zhì)量、提升施工效率、節(jié)約施工成本等方面具有很大優(yōu)勢(shì)，可以在橋梁張拉施工中廣泛使用，擁有廣闊的應(yīng)用前景。相信未來(lái)經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化調(diào)整，智能預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿技術(shù)會(huì)得到普及，為提高橋梁工程質(zhì)量保駕護(hù)航。

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