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预应力智能张拉浅析
集通2标 叶昊
摘要：智能张拉是近年普遍应用于钢绞线张拉施工的一种新工艺，为了保证其运行的准确性，我们在使用其进行张拉施工时应先了解整个张拉过程，通过对过程的分析，全面把握张拉过程的损失，合理设定我们需要的参数，以达到张拉的准确性。
关键词：智能 张拉 过程 准确性
1智能张拉简介
智能张拉是指不依靠工人手动控制，而利用计算机智能控制技术，通过仪器自动操作，完成钢绞线的张拉施工。 在如今的桥梁道路建设中，预应力施工被广泛应用，其中关键工序—张拉，其施工质量的好坏，会直接影响结构的耐久性，但是传统张拉施工，纯靠施工人员凭经验手动操作，误差率很高，无法保证预应力施工质量。不少桥梁因为预应力施工不合格，被迫提前进行加固，严重的甚至突然垮塌，给社会造成了巨大的生命财产损失。
2.智能张拉的优势
智能张拉与传统手工张拉对比的优势，如表1所示
表1 智能张拉与传统手工张拉对比
比较内容
传统手工张拉
智能张拉
1
张拉精度
±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
人工测量补准确，不及时，未能及时校核，未实现真正“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
同步精度达到±2%，对称实现多顶同步张拉
5
加载速度与持荷载时间
随意性大，往往过快
按规范要求设定加载和持荷时间，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，避免冲击损伤夹片，减少回缩量
7
回缩量测定
无法准确测定锚固后回缩量
可准确测定锚固后回缩量
8
预应力损失
张拉过程预应力损失过大
张拉规范，损失小
9
安全保障
边张拉边测量伸长量，有安全隐患
操作人员远离非安全区域，安全有保障
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
3.智能张拉几点注意事项
3.1限位板的选择
限位板是张拉时候比较关键的工具，限位板一共两个槽口，上面的槽口是卡住工作锚板，这个圈的大小要和工作锚板相当，过大或者过小限位板无法对中，可能会导致滑丝，回缩值过大，槽口深度只要能卡住工作锚板，没有具体要求，下面的槽口，对圈的大小、深度都有要求，圈太小，有可能工作夹片退出的时候挂到夹片无法退到位，导致张拉应力损失过大，并且钢绞线划伤过大，槽口深度决定了张拉时候夹片退出的深度。槽口深度过大，张拉时夹片退出过多，锚固回缩时，一个回缩值过大，另一个有可能出现夹片收回不同步导致张拉完工作夹片两片高度不一样，这样很容易滑丝，槽口深度过小，张拉时工作夹片无法退到合适位置，工作夹片还在紧紧的夹住钢绞线，但是千斤顶在往外拉钢绞线，这样会出现钢绞线划伤，应力损失过大，严重的出现断丝。限位板槽深选择与钢绞线直径有关，具体见表2。还有限位板的孔距必须和工作锚板孔距匹配，要不同样会出现钢绞线划伤，因此限位板的选择必须和锚具、夹片配套使用。
表2 限位板槽深对照表
钢绞线直径（mm）
Φ15.00
Φ15.10
Φ15.20
Φ15.30
Φ15.40
Φ15.50
Φ15.60
限位板槽深度C（mm）
7.6
8.0
8.4
8.8
9.2
9.6
10.0

3.2预应力张拉夹片回缩量的测量
预应力张拉夹片的回缩量在两个部位出现，
（1）张拉千斤顶使用的工具锚
（2）参与预应力工作，将钢绞线锚固在混凝土中的工作锚
3.2.1工具锚夹片回缩量的测量
当千斤顶张拉力达到张拉初始拉力（设置控制力的10%），此时已把松弛的钢绞线拉紧，千斤顶固定，精确量取工具夹片工具锚外露面到钢绞线外露端头的长度b1，当千斤顶张拉达到设计张拉控制应力时，再精确量取工具夹片工具锚外露面到钢绞线外露端头的长度b2，工具锚夹片回缩量b=b1-b2，由于钢绞线为一束组成，应测量每根钢绞线取其平均值。此回缩量对张拉控制应力无影响，对张拉伸长值的计算有影响，应在张拉伸长值的计算时，减去钢绞线两端的工具夹片回缩量，亦称钢绞线内缩值。通过多片梁预应力张拉，反复测量取平均值，得到单端工具夹片内缩值为4mm。
3.2.2工作锚夹片回缩量的测量
钢绞线张拉施工采用YCW250D-200，该千斤顶与工作锚接触处，有一块限制工作夹片在张拉工程中位移的限位板，钢绞线在张拉时工作夹片跟随钢绞线的拉伸，向后移动到限位板凹槽底部，钢绞线失去约束，当张拉至控制应力后，在千斤顶回油放松钢绞线的瞬间，钢绞线弹性收缩，工作夹片跟随收缩向锚环孔内位移，随即将钢绞线锚固，这就是工作夹片锚固回缩的过程。工作夹片锚固回缩不但影响张拉伸长量，而且影响控制力。
3.2.2.1工作夹片回缩量对伸长量计算的影响
我们可以粗略计算工作夹片回缩量，即
C=C1-C2
C1—限位板槽口深度，
C2—卸顶后工作夹片在锚具的外露长度，
当采用Φ15.20钢绞线时，我们所选用的限位板槽深C1=8.4mm，张拉完成，卸载后量取工作夹片在锚具的外露长度均值C2=3mm，粗略估计工作夹片回缩量C=C1-C2=8.4-3=5.4mm
在智能张拉过程中机器可以自动读取并计算工作夹片锚固回缩量，工作夹片锚固回缩量= 100%顶行程-放张10%顶行程-工作段长度理论伸长值。
智能张拉机计算工作夹片回缩量，如图1所示

图1 工作夹片回缩量
通过对智能张拉工作夹片回缩量的分析，我们得到这个值普遍介于5-6mm之间，这与我们上面根据公式粗略估计的数值相吻合，且满足规范要求的这个值不大于6mm，说明智能张拉过程准确，计算伸长量合理并且符合规范要求。
智能张拉考虑工作夹片锚固回缩量后，导出表格如图2所示，完全符合规范要求。

图2 张拉伸长量计算表

3.2.2.2工作夹片回缩值对控制应力的影响
通常我们考虑工作夹片对张拉控制应力的影响，首先要先要确定工作夹片回缩量C，根据经验公式：
C=h×0.65×a=8.4×0.65×1=5.46mm
h—限位板槽口深度8.4mm
a—与钢绞线有关的系数，当Φ=15.20mm时，取1.0
工作夹片回缩对张拉控制力的减小值ΔP：
ΔP=PL×C=191.8210×5.46=5.0KN
ΔP—工作夹片回缩对张拉控制力的减小值
P—设计控制应力，191.8KN
L—理论伸长值，210.6mm
C—工作夹片锚回缩量，
3.3千斤顶张拉力的确定
P+ΔPP=191.8+5191.8=1.03,说明工作夹片回缩量需要补充3%的设计张拉力，再加上钢绞线摩擦损失1%，我们可以确定千斤顶100%的张拉力=P×（1+3%+1%）=191.8×1.04=199.5KN，我们按照此控制力去设定千斤顶的力值，通过智能张拉机多次重复验证，所得数据都在规范要求范围之内，说明我们的推断切实可行，可以在整个施工过程中全面实施。
3.4结束语
通过我们的分析验证，智能张拉作为一种新的施工工艺，其操作简便，稳定性好，可信度高，得出得数据可靠且满足规范要求。
参考文献
1.《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T 14370-2015
2.《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50－2011
3.《预应力张拉伸长量及夹片回缩量量测浅析》张相玺
姓名：叶昊，性别：男，出生年月：1989.5，学历：本科，职称：助理工程师，联系方式：18649096421