桥梁预应力结构张拉、压浆智能化施工成套技术培训PPT

桥梁预应力结结构张拉、压压浆

智能化化施工成套技技术湖南联智桥隧隧技术有限公公司湖南省预应力力工程技术中中心主要内容容1.研究、研制背背景2.预应力智能张张拉技术3.预应力智能压压浆技术4.预应力远程监监控技术5.智能张拉压浆浆应用案例6.预应力智能技技术发展趋势势1.研究、研制背背景最近15年的桥梁安全全事故统计从1999年到2009年，10年间全国发生生的较大桥梁梁垮塌事件为为30起。2007年～2011年5年来，全国共共有37座桥梁垮塌，，其中13座在建桥梁发发生事故，共共致使182人丧生，177人受伤。平均均每年有7.4座“夺命桥””，即平均不不到两个月就就会有一起事事故发生。桥桥梁事故逐年年增长。在在这这37座桥梁中有60%的桥龄不足20年，有些桥桥梁寿命还不不足12年，引起了全全国震惊。国内某大桥运运行仅10年后，主桥箱箱梁腹板开裂裂，中间三跨跨跨中底板横横向贯穿开裂裂，跨中下挠挠严重。大桥桥最终于2005年拆除。桥梁拆除后的的截面预应力管道压压浆质量存在在严重缺陷某桥爆破拆除除后的照片纵向主梁预应应力管道压浆浆严重不饱满满，50%孔道钢束完全全未被水泥浆浆包裹，30%孔道存在部分分空洞。某市二环路改改造工程某立立交桥拆除现现场-现浇连续箱梁梁拆除剖面图图对某大桥（主主跨7×96.0m预应力混凝土土箱梁）进行行检测：每跨跨箱梁内腹板板存在裂缝，，共发现裂缝缝194条，裂缝宽度度大部分在0.1mm～0.5mm，裂缝长度在在0.3m～3.0m。与桥梁行车车方向夹角为为30°～60°。11结构受损桥梁垮塌产生结构裂缝缝钢绞线锈蚀留下质量隐患患威胁桥梁安全全的关键因素素如下张拉质量差施工质量通病病压浆不饱满12原因一：预应应力张拉不合合格在使用的预应应力桥梁中发发现，有相当当数量的箱梁梁在顶板、腹腹板、底板、、横隔板以及及齿块等部位位出现了各种种不同形式的的裂缝，其中中箱梁腹板裂裂缝最为普遍遍和严重。13原因二：孔道道压浆不密实实1、压浆工艺不不能保证管道道充盈；2、浆液质量差差，水胶比大大，泌水；3、管道堵塞。。原因三：预应应力施工质量量通病预应力施工质质量通病主要要体现在：张张拉强度和时时间失控；断断丝、滑丝；；锚下开裂、、下陷；绞线线在孔道内缠缠绕；多穿或或少穿绞线；；锚夹具质量量差；砼质量量、材料质量量等问题。有问题并不可可怕，可怕的的是这些问题题被隐瞒，将将给结构留下下了很大质量量、安全隐患患。这些原因导致致了我们的桥桥梁如此“短命”和“脆弱”，给我们留下下了一个难题题。？？？如何让让中国桥梁更更安全16据此，2011年，由交通运运输部公路科科学研究院、、交通运输部部工程质量监监督局牵头，，湖南联智桥桥隧技术有限限公司参加的的西部科技项项目《公路工程质量量安全过程控控制智能化与与远程监控技技术研究》将智能张拉和和压浆技术作作为子课题进进行深入研究究，研发预应应力张拉与压压浆智能化成成套技术，提提高桥梁安全全性和耐久性性。2012年5月20日，课题成果在在昆明通过了了由交通部组组织科学技术术成果鉴定，，成果被认定为为“国际先进进水平”。2012年10月至2013年7月，中铁一局局物贸公司与与湖南联智桥桥隧在沪昆高高铁进行铁路路预应力桥梁梁智能张拉应应用课题研究究，得到了技技术中心领导导的高度重视视和支持并取取得阶段性成成果。2014年5月，铁路总公公司委托中国国铁道科学研研究院、湖南南联智桥隧技技术有限公司司、郑徐铁路路客运专线有有限公司等相相关单位进行行《铁路桥梁预应应力自动张拉拉系统应用技技术研究》。目前，课题《铁路桥梁预应应力自动张拉拉系统应用技技术研究》已经通过铁路路总公司组织织的现场试验验评审，即将将结题。已完完成《铁路桥梁预应应力自动张拉拉技术条件》的编制，正在在送审中。我我司正在搭建建BIM系统中的铁路路桥梁预应力力自动张拉系系统模块。2.预应力智能张张拉技术2.1传统张拉工艺艺压力表读取张张拉力手动驱动油泵泵钢尺测量伸长长值人工记录张拉拉数据22通过大量的预预应力检测数数据分析，发发现传统的张张拉工艺存在在如下主要问问题：伸长值测量不不及时不准确确张拉力误差过过大，±10%张拉过程不规规范，损失大大人工记录，隐隐患被掩盖施工过程存在在安全隐患23最新《公路桥涵施工工技术规范》（JTG/TF50-2011)关于预应力张张拉施工与旧旧规范的区别别:1、对张拉控制制应力的精度度提出了具体体要求（第7.12.2条第2款，±1.5％）；2、对对称同步步张拉工况张张拉力提出了了允许误差要要求（见第7.12.2条第1款，±2％）；3、注重结构建建立合格的有有效预应力，，对有效预应应力偏差提出出了具体要求求（见第7.12.2条第3款，±5％；第7.6.3条第2款）；4、延长了锚固固持荷时间，，由以前的2分钟钟延延长长到到5分钟钟（（见见第第7.12.2条第第2款））；；5、重重视视有有效效预预应应力力的的均均匀匀度度，，强强调调采采用用梳梳编编整整体体穿穿束束工工艺艺防防止止钢钢绞绞线线缠缠绕绕。。（（见见第第7.12.2条第第3款；；第第7.2.7条；；第第7.8.3条第第2款））24系统统结结构构图图2.2预应应力力智智能能张张拉拉技技术术概概要要预应应力力智智能能张张拉拉技技术术是是指指采采用用计计算算机机、、通通信信、、控控制制、、液液压压等等现现代代技技术术对对预预应应力力整整个个张张拉拉过过程程进进行行控控制制，，不受受人人为为因因素素干干扰扰，全全过过程程按按规规范范要要求求自动动完完成成的预预应应力力张张拉拉工工艺艺。。其其中中预预应应力力智智能能张张拉拉系系统统以以张张拉拉力力控控制制为为主主，，伸伸长长量量误误差差为为校校对对指指标标。。25系统统能能精精确确控控制制施施加加的的预预应应力力力力值值，，将将误误差差范范围围由由传传统统张张拉拉的的±10％缩缩小小到到±1％。。（2011版桥涵施施工技术术规范7.12.2第2款规定““张拉力力控制应应力的精精度宜为为±1.5％”该系系统具有有两个独独立的力力值测量量系统，，能够相相互矫正正，保证证测力精精度）（1）、精确确施加张张拉控制制应力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统张拉602（3.3%）58（96.70%）4.68%1.32%智能张拉7272（100%）00.70%0.42%张拉力精精度对比比分析（2）、实时校核核伸长值值误差智能系统统可实时时采集钢钢绞线伸伸长量，，自动计计算伸长长量，及及时校核核实际伸伸长量与与理论伸伸长值偏偏差是否否在±6%范围内，，实现应应力与伸伸长量同同步“双双控”。。（规范规规定“实实际伸长长值与理理论伸长长值的偏偏差应控控制在±6%以内)伸长值准准确度对对比分析析数据总数（组）最大偏差（mm）最小偏差（mm）平均值（mm）均方差（mm）2641.50.00.480.39（3）、精确确实现多顶同步步张拉一台计算算机控制制两台或或多台千千斤顶同同时、同同步对称称张拉，，实现““多顶同同步张拉拉”工艺艺。（规范规规定“各各千斤顶顶之间同同步张拉拉力的允允许误差差为±2％）（4）、消除除张拉过程程中预应应力损失失张拉程序序智能控控制，不不受人为为、环境境因素影影响；停停顿点、、加载、、卸载速速率、持持荷时间间等张拉拉过程要要素完全全符合桥桥梁设计计和施工工技术规规范要求求。（规范规规定持荷荷时间为为5分钟）最最大限度度减少了了张拉过过程的预预应力损损失。张拉过程程再现，，张拉加加载力、、伸长量量、加载载速率、、停顿点点、持荷荷时间等等张拉要要素真实实记录，，一览无无余，永永久追溯溯。（5）、精确确智能锚锚固功能能张拉结束束后，缓缓慢卸载载，自动动测量锚锚固回缩缩值，计计算预应应力损失失。降低了传传统瞬间间卸载带带来的一一系列安安全隐患患，如滑滑丝、断断丝等风风险。（6）、远距距离施工工质量同同步管理理功能预应力张张拉施工工关键数数据，实实时、在在线、高高标准控控制。采采用B/S架构设计计的数据据平台，，用户根根据权限限可随时时查看管管理相应应的施工工情况，，及时动动态掌握握现场情情况。（7）、远程程故障诊诊断维护护功能核心部件件采用工工备结合合设计模模式，可可远程实实时掌握握设备的的运行状状态，提提前发现现问题，，提前解解决问题题，保障障顺利施施工。张拉力值值、伸长长值、伸伸长值误误差、回回缩值、、同步率率等关键键数值在在记录表表中均有有记录。。减少了了内业整整理资料料的工序序。（8）、自动生成成张拉记记录表（9）、张拉拉设备自动进行行摩阻试试验铁路专用用张拉设设备具备备自动测测试孔道道摩阻试试验的功功能。36技术经经济比比较表表比较内容传统手工张拉智能张拉系统1张拉力精度±10%±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，不准确，不及时，未能及时校核，未实现规范规定“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±2%，计算机控制实现多顶对称同步张拉。5加载速度与持荷时间随意性大，加载过快，持荷时间过短按程序设定速度加载和持荷，排除人为影响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2.3技术经经济比比较37技术经经济比比较表表比较内容传统手工张拉智能张拉系统7回缩量测定无法准确测定锚固后回缩量可准确测定实际回缩量8预应力损失张拉过程预应力损失大由于张拉过程规范，损失小9张拉记录人工记录，可信度低自动记录，真实再现张拉过程10安全保障边张拉边测量延伸量有人身安全隐患操作人员远离非安全区域，人身安全有保障11质量管理与远程监控真实质量状况难以掌握，缺乏有效的质量控制手段便于质量管理，质量追溯，提高管理水平、质量水平，实现质量远程监控12经济效益张拉过程需要6人同时作业只需要2人同时作业，一年节约人工费用20万元左右382.4智能张张拉应应用效效果从上图图可以以看出出，延延伸量量超过过±6％的情情况客客观存存在，，只是是以前前没有有被发发现，，随着着加强强施工工管理理，施施工质质量得得到了了控制制，趋趋势向向好，，到3月底时时，延延伸量量误差差基本本控制制在±6％（红线））范围内，，说明应用用智能张拉拉系统让张张拉质量显显著提升。。2月份好转，，3月底完全受受控2.5桥梁维修同同步顶升技技术桥梁维修同同步顶升技技术桥梁维修同同步顶升技技术项目名称项目内容项目难点系统优势耒宜高速大修工程简支空心板整体标高提升20-60cm1.同步顶升的高度较大，需循环顶升。2.空心板铰缝为受力薄弱位置，如同步控制不精确，桥面很容易在此处开裂。1.同步位移控制精度0.5mm，全过程未发现桥面开裂。2.需多次抄垫，强大的适时存储、数据回放功能保证了提升过程的顺利进行。长韶娄高速支座更换工程6*30连续T梁、4*40连续T梁，4*20连续空心板支座更换桥面已经铺装沥青混凝土，多孔连续梁，需一联多跨同步顶升。发挥了主控设备和分控制器模块化生产的优势，多点布置、长距离同步控制。常德张家滩桥顶升加固工程6*30简支T梁顶升更换支座对桥梁进行了简支变连续等加固改造，支点受力发生变化但效果未知，施工工期较短，需尽早通车。1.发挥系统独特的称重功能，验证了各点理论受力情况。按设计预想进行了顶升和垫石的加固改造。2.顶升过程在安全保障的前提下，对加载速率等参数进行了调整，加快了施工进度，7天就完成所有工程，开放了交通。LZ-TS-YD桥梁同步顶顶升项目代代表性案例例桥梁维修同同步顶升技技术2.6吊索智能张张拉和调索索技术吊索智能张张拉和调索索系统吊索智能张张拉和调索索技术吊索智能张张拉和调索索技术2.10锚下有效预预应力无损损检测技术术在进行锚下下检测的过过程中，发发现纵向预预应力质量量控制的较好，竖竖向预应力力、横向预预应力质量量控制较差差。目前锚锚下有效预应应力无损检检测技术已已经在湖南南、陕西、、贵州、广广东等省大面面积应用。。锚下有效预预应力检测测现场T梁锚下预应应力检测：：锚下下预预应应力力为为1390kN，预应应力力损损失失11%竖向向预预应应力力锚锚固固不不可可靠靠横向向预预应应力力漏漏张张拉拉漏张张拉拉检检测测曲曲线线2.11预制制梁梁片片静静载载试试验验我司司依依据据《TBT+2092-2003+预应应力力混混凝凝土土铁铁路路桥桥简简支支梁梁静静载载弯弯曲曲试试验验方法法及及评评定定标标准准》结合合智智能能张张拉拉技技术术与与同同步步顶顶升升技技术术，，研研制制开开发发了了预预制制梁梁片片静载载试试验验系系统统。。其其依依据据规规范范设设定定力力值值进进行行加加载载。。3.预应应力力智智能能压压浆浆技技术术3.1传统统压压浆浆工工艺艺压浆泵进浆管搅拌器搅拌桶传统统压压浆浆工工艺艺左端端进进右右端端出出拌制制设设备备不不合合格格压浆浆泵泵动动力力不不稳稳53普通通压压浆浆工工艺艺真空空压压浆浆工工艺艺位于于梁梁底底部部的的两两根根管管位于于梁梁顶顶部部的的两两根根管管普通通压压浆浆工工艺艺真空空压压浆浆工工艺艺高度度较较大大的的高高点点出出现现空空洞洞真空空工工艺艺明明显显优优于于传传统统工工艺艺倾角处的先流流现象无法克克服真空负压不易易实现真空辅助压浆浆工艺的缺点点：54最新《公路桥涵施工工技术规范》（JTG/TF50-2011)关于预应力孔孔道压浆施工工与旧规范的的区别:1、将压浆质量量问题提到了了前所未有的的高度，强调调从压浆材料料、设备、、工艺、组织织管理等方面面全面提升来来保证压浆密密实度。2、大幅度提出出了对压浆材材料的质量要要求，并要求求采用专用压压浆料或专用用压浆剂。概概括起来就是是：“低水胶胶比、高流动动度、零泌水水率”。（见见第7.9.2和7.9.3条）3、对拌浆和压压浆设备提出出了更高的要要求（见第7.9.4条）桥涵施工技术术规范，将压压浆质量提高高到了前所未有的高度。从4个方面来保证证压浆密实度度：合理理的的压压浆浆设设备备高性性能能压压浆浆材材料料先进进的的压压浆浆工工艺艺精细细的的施施工工管管理理56系统统结结构构图图3.2循环环智智能能压压浆浆技技术术概概要要结合合工工程程实实际际，，湖湖南南联联智智桥桥隧隧技技术术有有限限公公司司自自主主研研发发了了循循环环智智能能压压浆浆系系统统。。工作原理：循环智能压浆浆系统由系统统主机、测控控系统、循环环压浆系统组组成。通过带压力浆液在在回路内持续续循环以排净管道内内空气，及时时发现管道堵堵塞等情况，，消除致压浆浆不密实的因因素。在管道道进、出浆口口设置精密传传感器实时进进行压力、流流量与浆液水水胶比等各个个参数监测。。使孔道在规规范要求的浆浆液质量、压压力大小、稳稳压时间等重重要指标约束束下完成压浆浆过程，确保保压浆饱满和和密实。主机判断管道道充盈的依据据为进出浆口浆浆液体积是否否大于孔道内内空隙体积，，同时压力差差是否恒定来来进行校核。（1）浆液带压持持续循环，排排除管道空气气和杂质气泡排出（2）一次压浆双双孔，工效提提高1倍循环回路出浆口进浆口（3）精确控制压压浆压力和流流量1）精确调节和和保持灌浆压压力2）当压力差保保持稳定后，，可判定管道道充盈3）通过调节阀阀对流量和压压力进行自动动调整4）持压状态下下持续补充浆浆液按施工配合比比数量自动加加水，准确控控制加水量，，从而保证水水胶比符合要要求。（2011版桥涵施工技技术规范7.9.3条规定“浆液液水胶比宜为为0.26～0.28）（4）精确控制水水胶比大小采用高速制浆浆机，将水泥泥、压浆剂和和水进行高速速搅拌，其转转速为1420r/min，叶片线速度度>10m/s，能完全满足足规范要求。。（2011版桥涵施工技技术规范7.9.4条规定“搅拌拌机的转速应应不低于1000r/min,其叶片的线速速度不宜小于于10m/s。）（5）保证浆液搅搅拌质量压浆完成后出出浆口灌浆过程由计计算机程序控控制，不受人人为因素影响响，准确计量量加水量，实实时监测灌浆浆压力、稳压压时间、浆液液温度、环境境温度各个指指标，自动记记录，并打印印报表。无线线传输将数据据实时反馈至至相关部门，，实现预应力力管道压浆的的远程监控。。（6）规范压浆浆过程，实实现远程监监控64山西某高速速箱梁预应应力管道截面压压浆密实度度对比左4孔智能压浆浆右4孔传统压浆浆3.3智能压浆应应用效果65铁丝插入从以上测量可知：传统压浆梁孔道空隙深度约为：

2.5m+0.5m=3m管道内空隙隙深度测量量66湖北某高速试验过程及结果67传统工艺循环工艺某厂设备联智工艺循环工艺联智工艺从以上测量可知：传统压浆梁孔道空隙深度约为：

0.5m+0.4m=0.9m在全国范围围内进行切切梁试验的的省份不少少于15个，试验结结果都表明明循环智能能压浆的效效果明显由由于其他单单孔智能压压浆方式，，智能压浆浆又都较非非智能压浆浆效果好。。其他地方方照片不再再一一列举举。目前前采采用用的的智智能能控控制制技技术术，，对对于于预预制制梁梁具具有有很很高高的的保保证证率率，，而而对对于于连连续续梁梁、、连连续续钢钢构构保保证证率率较较低低，，应应加加强强事事中中和和工工后后检检测测。。3.4孔道道压压浆浆密密实实的的无无损损检检测测技技术术关键键控控制制点点（（波波峰峰位位置置进进行行检检测测））事事中中检检测测充填填度度测测试试（（等等效效波波速速法法））缺陷陷定定位位测测试试及及缺缺陷陷类类型型识识别别当出出现现灌灌浆浆不不密密实实时时：：通过过该该区区域域的的弹弹性性波波波波速速会会出出现现下下降降在缺缺陷陷处处会会产产生生反反射射DHAADHDHAA11A21b1b2工后后检检测测3.5预应应力力孔孔道道专专用用压压浆浆材材料料现有有压压浆浆材材料料存存在在的的问问题题：：（1）浆浆液液的的质质量量稳稳定定性性和和流流动动性性差差、、流流动动度度损损失快快、、体体积积稳稳定定性性不不良良；；（2）新新拌拌浆浆液液泌泌水水率率大大、、易易离离析析分分层层、、使使孔孔道道内很很难难形形成成饱饱满满状状态态；；（3）硬硬化化后后的的浆浆体体不不密密实实、、空空隙隙多多。。新研研制制的的预预应应力力孔孔道道专专用用压压浆浆料料的的主主要要优优点点：：（1）实实现现了了规规范范要要求求的的低低水水胶胶比比，，低低至至0.27。（2）实实现现了了规规范范要要求求的的高高流流动动度度，，浆浆体体的的出出机机流流动动度度可可达达10s，30min后流动度度仍在18s以内，60min后流动度度仍保持持在25s以内。（3）实现了了零泌水水率，浆浆体3h、24h自由泌水水率和3h钢丝间泌泌水率均均为0。（4）保证了了微膨胀胀性，3h产生0.2%的自由膨膨胀。（5）其他指指标均能能通过国国标、行行业标准准的检验验。4.智能张拉拉及压浆浆系统远远程监控控技术4、预应力力施工质质量远程程监控系系统远程监控控系统实实现了预预应力施施工关键键工序关关键参数数的实时、在在线、高高标准控控制。参建各各方可实实时跟踪踪、远程程控制。。“实时跟跟踪、及及时预警警、及时时纠错””。远程监控控系统功功能特点点参加各方方连成有有机整体体远程质量量跟踪、、信息预预警实现信信息化化管理理，提提高效效率建立区区域性性质量量监管管网络络可针对对特定定集团团用户户进行行单独独定制制开发发5.智能张张拉压压浆应应用案案例80目前已已在港港珠澳澳大桥桥、中中朝鸭鸭绿江江大桥桥、湖湖南多多条高高速公公路、、湖北省省十房房高速速公路路、古古竹高高速公公路、、福建建省建建泰高高速公公路、、江西西省吉吉莲高高速公公路、、抚吉吉高速速公路路、甘甘肃省省雷西西、成成武高