预应力智能张拉和智能孔道压浆

1、预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者1让中国桥梁更安全让中国桥梁更安全预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者2概概 要要.如何让桥梁更安全？1）实施新规范，克服质量通病2）建立合格的预应力体系3）压浆饱满，保护预应力系统4）远程监控预应力施工质量4.预应力张拉、压浆质量检测预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者3 2011年7月15日，通车仅14年钱塘江三桥引桥塌了， 预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者4 7月14日，建成不到12年的武夷山公馆大桥垮了，预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者5 7月11日，建于1997年的盐城通榆河大桥坍塌.预应力智能技术发明者预应力智能技术发

2、明者6 杭州通报钱江三桥事故调查结果能满足正常使用杭州通报钱江三桥事故调查结果能满足正常使用 2011-11-05 10:01:25 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、管竖向预应力部分损失、管道压浆不饱满道压浆不饱满、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、

3、压浆工艺不够规范预应力张拉、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。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者72.内因：内因：预应力不合格预应力不合格 孔道压浆不饱满孔道压浆不饱满施工质量通病施工质量通病环境因素1.外因外因轴重增加车辆超载预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者8原因一：预应力张拉不合格原因一：预应力张拉不合格 在使用的预应力砼桥梁中发现，有相当数在使用的预应力砼桥梁中发现，有相当数量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿块等部位出

4、现了各种不同形式的裂缝，其中箱块等部位出现了各种不同形式的裂缝，其中箱梁腹板裂缝最为普遍和严重。同样，预应力简梁腹板裂缝最为普遍和严重。同样，预应力简支梁板在运营中大量出现底板、腹板裂缝，承支梁板在运营中大量出现底板、腹板裂缝，承载能力下降。载能力下降。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者9 有效预应力偏小有效预应力偏小，预应力度不足，结构过早出现，预应力度不足，结构过早出现裂缝，下挠超限。裂缝，下挠超限。 有效预应力偏大有效预应力偏大，可能导致预应力筋安全储备不，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。足，结构过大变形或裂纹，甚至脆性破坏。 有效预应力精度不够有效

5、预应力精度不够预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者10 1、施加张拉力不准确。、施加张拉力不准确。 2、张拉过程中预应力的损失过大、张拉过程中预应力的损失过大 预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失；预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失； 锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失；力损失； 弹性压缩引起的应力损失；弹性压缩引起的应力损失； 预应力筋松弛引起的应力损失；预应力筋松弛引起的应力损失； 混凝土收缩和徐变引起的应力损失。混凝土收缩和徐变引起的应力损失。不合格的主要原因不合格的主要原因预应力损失可达张拉控制应力的预应力损失可达张拉控制应

6、力的20% 左右。左右。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者11u 保护预应力筋免遭锈蚀，保证结构物的耐久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（约是普性。预应力筋在高应力状态下更易锈蚀（约是普通状态下的通状态下的6倍倍)；预应力孔道压浆不密实导致钢绞线很快锈蚀。预应力孔道压浆不密实导致钢绞线很快锈蚀。u 预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体，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，又接力。灌入孔道的水泥浆，既包裹预应力筋，又接触孔道壁，

7、把预应力筋和孔道壁粘结起来，共同触孔道壁，把预应力筋和孔道壁粘结起来，共同作用。作用。原因二：孔道压浆不密实原因二：孔道压浆不密实预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者12拆除后的截面拆除后的截面预应力管道压浆质量存在严重缺陷预应力管道压浆质量存在严重缺陷预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者13管道压浆存在严重空洞、水分管道压浆存在严重空洞、水分危桥拆除：预应力管道压浆缺陷危桥拆除：预应力管道压浆缺陷某城某城市立市立交桥交桥拆除拆除施工施工预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者14孔道压浆不密实主要原因：孔道压浆不密实主要原因：1、管道堵塞；、管道堵塞；2、浆液质量差，水胶比大，泌水；

8、、浆液质量差，水胶比大，泌水；3、压浆工艺不能保证管道充盈。、压浆工艺不能保证管道充盈。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者15单缸压浆泵单缸压浆泵进浆管进浆管手持搅拌器手持搅拌器搅拌桶搅拌桶预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者16预应力张拉质量差预应力张拉质量差施工质量通病施工质量通病管道压浆不饱满管道压浆不饱满结构受损结构受损桥梁垮塌桥梁垮塌产生结构裂缝产生结构裂缝钢绞线锈蚀，钢绞线锈蚀，降低耐久性降低耐久性留下质量隐患留下质量隐患预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者173.如何解决这些问题，让中国桥梁更安全？如何解决这些问题，让中国桥梁更安全？1）认真实施新的公路桥涵施工技术

9、规范（JTG/TF50-2011)，并推行标准化施工，克服预应力施工质量通病；2）严格科学控制预应力张拉精度和损失，建立合格的预应力体系；3）切实控制孔道压浆质量，实现压浆饱满，保护预应力体系，提高结构耐久性；4）远程监控预应力施工，改变监管模式，提高质量监控水平和效率。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者183.1 认真实施（认真实施（JTG/F50-2011） 公路桥涵施公路桥涵施工技术规范工技术规范 预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者19 新版新版公路桥涵施工技术规范公路桥涵施工技术规范（JTG/F50-2011）在预应力质量控制方面相对于原规范在上）在预应力质量控制方面相对于

10、原规范在上述几个关键点进行了实质性的修订，有了很大的述几个关键点进行了实质性的修订，有了很大的进步。这些修订内容是近年来预应力桥梁运营中进步。这些修订内容是近年来预应力桥梁运营中突出问题寻求解决方法的反映，是施工技术人员突出问题寻求解决方法的反映，是施工技术人员长期施工经验教训的总结和技术进步的必然结果。长期施工经验教训的总结和技术进步的必然结果。这些修订唤醒了施工参与者对长期被忽视的质量这些修订唤醒了施工参与者对长期被忽视的质量隐患的关注，提出了依靠新材料、新工艺、新技隐患的关注，提出了依靠新材料、新工艺、新技术的解决之道。术的解决之道。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者20 预应力张

11、拉施工预应力张拉施工:1、对张拉控制应力的精度提出了具体要求（第、对张拉控制应力的精度提出了具体要求（第7.12.2条第条第2款，款，1.5）；）；2、对对称同步张拉工况张拉力提出了允许误差要、对对称同步张拉工况张拉力提出了允许误差要求（见第求（见第7.12.2条第条第1款，款，2）；）；3、注重结构建立合格的有效预应力，对有效预应、注重结构建立合格的有效预应力，对有效预应力偏差提出了具体要求（见第力偏差提出了具体要求（见第7.12.2条第条第3款，款，5；第；第7.6.3条第条第2款）；款）；4、延长了锚固持荷时间，由以前的、延长了锚固持荷时间，由以前的2分钟延长到分钟延长到5分钟（见第分钟

12、（见第7.12.2条第条第2款）；款）；5、重视有效预应力的均匀度，强调采用梳编整体、重视有效预应力的均匀度，强调采用梳编整体穿束工艺防止钢绞线缠绕。（见第穿束工艺防止钢绞线缠绕。（见第7.12.2条第条第3款；款；第第7.2.7条；第条；第7.8.3条第条第2款）款）预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者21 预应力孔道压浆施工预应力孔道压浆施工:1、将压浆质量问题提到了前所未有的高度，强调、将压浆质量问题提到了前所未有的高度，强调从压浆材料从压浆材料 、设备、工艺、组织管理等方面全面、设备、工艺、组织管理等方面全面提升来保证压浆密实度。提升来保证压浆密实度。2、大幅度提出了对压浆材料的质

13、量要求，并要求、大幅度提出了对压浆材料的质量要求，并要求采用专用压浆料或专用压浆剂。概括起来就是：采用专用压浆料或专用压浆剂。概括起来就是：“低水胶比、高流动度、零泌水率低水胶比、高流动度、零泌水率”。（见第。（见第7.9.2和和7.9.3条）条）3、对拌浆和压浆设备提出了更高的要求（见第、对拌浆和压浆设备提出了更高的要求（见第7.9.4条）条）预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者22 新版新版公路桥涵施工技术规范公路桥涵施工技术规范（JTG/F50-2011）在预应力质量控制方面相对于原规范在上）在预应力质量控制方面相对于原规范在上述几个关键点进行了实质性的修订，有了很大的述几个关键点进

14、行了实质性的修订，有了很大的进步。这些修订内容是近年来预应力桥梁运营中进步。这些修订内容是近年来预应力桥梁运营中突出问题寻求解决方法的反映，是施工技术人员突出问题寻求解决方法的反映，是施工技术人员长期施工经验教训的总结和技术进步的必然结果。长期施工经验教训的总结和技术进步的必然结果。这些修订唤醒了施工参与者对长期被忽视的质量这些修订唤醒了施工参与者对长期被忽视的质量隐患的关注，提出了依靠新材料、新工艺、新技隐患的关注，提出了依靠新材料、新工艺、新技术的解决之道。术的解决之道。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者233.3 预应力张拉质量智能控制技术预应力张拉质量智能控制技术3.3.1 传统

15、张拉之特点3.3.2 张拉质量智能控制技术概要 1）控制应力精度控制 2）伸长量偏差控制 3）对称同步张拉控制 4）预应力损失控制 5）远程监控3.3.3 技术经济比较3.3.4 智能张拉技术应用效果预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者243.3.1桥梁预应力传统张拉工艺的特点：桥梁预应力传统张拉工艺的特点：可概括为可概括为:1、人工手动驱动油泵、人工手动驱动油泵;2、根据压力表读数控制张拉力、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、待压力表读数达到预定值时，用钢尺人工测量张拉伸长值测量张拉伸长值;4、人工记录张拉数据。、人工记录张拉数据。 预应力智能技术发明者

16、预应力智能技术发明者25预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者26量测伸长值，存在人身安全隐患量测伸长值，存在人身安全隐患记录数据，与理论值比较记录数据，与理论值比较预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者27桥梁预应力智能张拉系统主要组成部分有：桥梁预应力智能张拉系统主要组成部分有： 1 系统控制平台系统控制平台2 智能张拉仪智能张拉仪3 智能千斤顶智能千斤顶4 远程监控系统远程监控系统预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者28系统结构图系统结构图预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者29智能张拉仪智能张拉仪张拉系统控制平台张拉系统控制平台智能千斤顶智能千斤顶预应力智能技术发明者预应力

17、智能技术发明者303.3.2 预应力张拉质量智能控制技术概要预应力张拉质量智能控制技术概要 1、张拉控制应力精度控制、张拉控制应力精度控制 系统能精确控制施加的预应力力值，将误差范围由传统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张拉的15缩小到缩小到1。（2011版桥涵施工技术规范版桥涵施工技术规范7.12.2 第第2款规定款规定“张拉力控制应力的精度宜为张拉力控制应力的精度宜为1.5”）关于张拉控制应力：关于张拉控制应力： 我们的目标是在结构中建立准确的、符合设计要求的有我们的目标是在结构中建立准确的、符合设计要求的有效预应力值，应力过大或过小的危害显而易见。确定最终张效预应力

18、值，应力过大或过小的危害显而易见。确定最终张拉控制应力应组织设计、监理、施工单位根据规范条文、材拉控制应力应组织设计、监理、施工单位根据规范条文、材料性能、施工工艺、管理水平等实际情况确定。料性能、施工工艺、管理水平等实际情况确定。 张拉应力张拉应力“宁大勿小宁大勿小”的思想和一律采用的思想和一律采用“超张拉超张拉”的方法是错误的。的方法是错误的。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者312、钢绞线伸长量实时校核、钢绞线伸长量实时校核 智能系统可实时采集钢绞线伸长量，自动计算伸长量，智能系统可实时采集钢绞线伸长量，自动计算伸长量，及时校核实际伸长量与理论伸长值偏差是否在及时校核实际伸长量与理

19、论伸长值偏差是否在6%范围内，范围内，实现应力与伸长量同步实现应力与伸长量同步“双控双控”。 （2011版桥涵施工技术版桥涵施工技术规范规范7.6.3 第第3款规定款规定“实际伸长值与理论伸长值的偏差应实际伸长值与理论伸长值的偏差应控制在控制在6%以内以内)预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者32 技术经济比较表技术经济比较表比较内容比较内容传统手工张拉传统手工张拉智能张拉系统智能张拉系统1张拉力精度张拉力精度15%1%2自动补张拉自动补张拉无此功能无此功能张拉力下降张拉力下降1%时，锚固前自动时，锚固前自动补拉至规定值。补拉至规定值。3伸长量测量伸长量测量与校核与校核人工测量，不准确，不

20、及时，人工测量，不准确，不及时，未能及时校核，未实现规范未能及时校核，未实现规范规定规定“双控双控”自动测量，及时准确，及时校自动测量，及时准确，及时校核，与张拉力同步控制，实现核，与张拉力同步控制，实现 真正真正“双控双控”4对称同步对称同步人工控制，同步精度低，无人工控制，同步精度低，无法实现多顶对称张拉法实现多顶对称张拉同步精度达同步精度达2%，计算机控制，计算机控制实现多顶对称同步张拉。实现多顶对称同步张拉。 5加载速度与加载速度与持荷时间持荷时间随意性大，加载过快，持荷随意性大，加载过快，持荷时间过短时间过短按程序设定速度加载和持荷，按程序设定速度加载和持荷，排除人为影响排除人为影响

21、6卸载锚固卸载锚固瞬时卸载，回缩时对夹片造瞬时卸载，回缩时对夹片造成冲击，回缩量大成冲击，回缩量大可缓慢卸载，避免冲击损伤夹可缓慢卸载，避免冲击损伤夹片，减少回缩量片，减少回缩量3.3.3 智能张拉与传统张拉之比较智能张拉与传统张拉之比较预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者33 技术经济比较表（续）技术经济比较表（续）比较内容比较内容传统手工张拉传统手工张拉智能张拉系统智能张拉系统7回缩量测定回缩量测定无法准确测定锚固后回缩量无法准确测定锚固后回缩量可准确测定实际回缩量可准确测定实际回缩量8预应力损失预应力损失张拉过程预应力损失大张拉过程预应力损失大由于张拉过程规范，损失小由于张拉过程规范

22、，损失小9张拉记录张拉记录人工记录，可信度低人工记录，可信度低自动记录，真实再现张拉过自动记录，真实再现张拉过程程10安全保障安全保障边张拉边测量延伸量有人身边张拉边测量延伸量有人身安全隐患安全隐患操作人员远离非安全区域，操作人员远离非安全区域，人身安全有保障人身安全有保障11质量管理与远质量管理与远程监控程监控真实质量状况难以掌握，缺真实质量状况难以掌握，缺乏有效的质量控制手段乏有效的质量控制手段便于质量管理，质量追溯，便于质量管理，质量追溯，提高管理水平、质量水平，提高管理水平、质量水平，实现质量远程监控实现质量远程监控12经济效益经济效益张拉过程需要张拉过程需要4人同时作业人同时作业只需

23、要只需要2人同时作业，一年节人同时作业，一年节约人工费用约人工费用12万元万元预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者3434预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者35传统张拉与智能张拉比对试验传统张拉与智能张拉比对试验 压力传感器压力传感器传感器显示传感器显示游标卡尺测量伸长量游标卡尺测量伸长量电脑显示电脑显示预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者36预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者37表表1 工程实体试验张拉力精度对比分析工程实体试验张拉力精度对比分析张拉方式数据总量误差1.5%以内数据个数（百分比%）误差1.5%以外数据个数（百分比%）张拉力相对误差均值张拉力相对误差均方差传

24、统张拉传统张拉602（3.3%）58（96.7%）4.68%1.32%智能张拉智能张拉7249（100%）0（0%）0.70%0.42%预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者38表表2 位移传感器与游标卡尺测量伸长量准确度分析位移传感器与游标卡尺测量伸长量准确度分析张拉方式数据总量最大偏差（mm）最小偏差（mm）平均值（mm）均方差（mm）智能张拉2641.500.580.39预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者39表表3 智能张拉与传统张拉同步性对比分析（张拉力）智能张拉与传统张拉同步性对比分析（张拉力） 张拉方式数据总量偏差在2%以内的数据个数（百分比%）偏差在2%以外的数据个数（百

25、分比%）同步性误差平均值同步性误差均方差传统张拉1407（5%）133（95%）14.62%13.89%智能张拉360322（89.4%）38（10.6%）1.49%0.82%预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者403.4 压浆质量智能控制压浆质量智能控制 预应力智能张拉技术有力地保证了预应力张拉预应力智能张拉技术有力地保证了预应力张拉施工质量。施工质量。 然而再好的张拉技术也必须在管道压浆密实的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。条件下才能保证结构的耐久性。 张拉质量张拉质量 + + 压浆质量压浆质量 桥梁安全、耐久桥梁安全、耐久预应力智能技术发明者预应力

26、智能技术发明者412011版公路桥涵施工技术规范：版公路桥涵施工技术规范： 将压浆质量提高到了前所未有的高度。将压浆质量提高到了前所未有的高度。 从从4个方面来保证压浆密实度：个方面来保证压浆密实度： 1、对压浆材料提出严格的技术要求；、对压浆材料提出严格的技术要求； “低水胶比、高流动度、零泌水率低水胶比、高流动度、零泌水率”。 2、采用合理的压浆设备；、采用合理的压浆设备； 3、采用先进的压浆工艺；、采用先进的压浆工艺； 4、精细的施工组织管理。、精细的施工组织管理。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者42系统结构图系统结构图预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者43单束管道长度大于

27、单束管道长度大于55m,采用两台压浆台车。采用两台压浆台车。预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者443.4.4 浆液搅拌质量控制浆液搅拌质量控制采用高速制浆机，将水泥、压浆剂和水进行高速搅拌，其转速为1420r/min，叶片线速度10m/s，能完全满足规范要求。（2011版桥涵施工技术规范7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000 r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。） 压浆完成后出浆口压浆完成后出浆口预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者453.4.6 压浆材料质量控制压浆材料质量控制2011版公路桥涵施工技术规范第7.9.2条规定：“后张预应力孔道宜采用专用压浆料或专用

28、压浆剂配制的浆液进行压浆。”专用压浆料：压浆剂和水泥在工厂拌和的混合料目的：（1）改善泌水性能 （2）改善流动性能建议：采用专用压浆料预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者46压浆现场压浆现场3.4.7 智能压浆应用效果智能压浆应用效果预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者47山西苛临高速箱梁预应力山西苛临高速箱梁预应力管道截面压浆密实度对比管道截面压浆密实度对比 左4孔智能压浆右4孔传统压浆预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者48智能压浆传统压浆预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者49铁丝插入从以上测量可知：传统从以上测量可知：传统压浆梁孔道空隙深度约压浆梁孔道空隙深度约为：为：

29、 2.5m+0.5m=3m管道内空隙深度测量管道内空隙深度测量 预应力智能技术发明者预应力智能技术发明者50技术经济比较表技术经济比较表序号序号比较内容比较内容传统压浆传统压浆大循环智能测控压浆大循环智能测控压浆1排净管道空气排净管道空气普通压浆靠浆液自流排气，普通压浆靠浆液自流排气，真空辅助压浆因封锚问题真空辅助压浆因封锚问题难以达到真正负压难以达到真正负压大循环回路让浆液在管道内大循环回路让浆液在管道内持续循环以排净管道内空气持续循环以排净管道内空气2压力大小及稳压力大小及稳压时间控制压时间控制较随意，往往导致出浆口较随意，往往导致出浆口没压力，致压浆不密实没压力，致压浆不密实自动调整压力大小，以保证自动调整压力大小，以保证全管路按规范要求的大小和全管路按规范要求的大小和时间持压、稳压时间持压、稳压3水胶比控制水胶比控制现场材料比控制不严，往现场材料比控制不严，往往通过加水改善流动性往通过加水改善流动性电脑自动加水，切实控制浆电脑自动加水，切实控制浆液性能水胶比液性能水胶比4测试管道实际测试管道实际压力损失压力损失无此功能无此功能实时测试得到管道压力损失实时测试得到管