桥梁预应力结构张拉智能化施工技术汇报

桥梁预应力结构张拉、压浆智能化施工成套技术1概要1、研究、研制背景2、预应力智能张拉技术3、预应力智能压浆技术4、远程监控技术5、推广应用情况21.研发、研制背景3

2004年6月10日早晨7时许，辽宁省盘锦市田庄台大桥突然发生垮塌。专家组认定，该桥在超限车辆长期作用下，内部预应力严重受损。重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂、坍塌。

生命！4国内某大桥运行仅10年后，主桥箱梁腹板开裂，中间三跨跨中底板横向贯穿开裂，跨中下挠严重。大桥最终于2005年撤除。5从1999年到2021年，10年间全国发生的较大桥梁垮塌事件为30起。2007年～2021年5年来，全国共有37座桥梁垮塌，其中13座在建桥梁发生事故，共致使182人丧生，177人受伤。平均每年有7.4座“夺命桥〞，即平均不到两个月就会有一起事故发生。桥梁事故逐年增长。

在这37座桥梁中有60%的桥龄缺乏20年，有些桥梁寿命还缺乏12年，引起了全国震惊。6预应力张拉质量差施工质量通病管道压浆不饱满结构受损桥梁垮塌产生结构裂缝钢绞线锈蚀，降低耐久性留下质量隐患威胁桥梁平安的关键因素7▲病害案例对某大桥〔主跨7×96.0m预应力混凝土箱梁〕进行检测：每跨箱梁内腹板存在裂缝，共发现裂缝194条，裂缝宽度大局部在0.1mm～0.5mm，裂缝长度在0.3m～3.0m。与桥梁行车方向夹角为30°～60°。8桥梁撤除后的截面预应力管道压浆质量存在严重缺陷9湖南省交通运输厅：“从源头抓起，质量事前控制，一定要填补国内空白〞。省交通厅于2021年5月14日组织专家委员会对课题进行了鉴定。10唤起桥梁平安责任湖南省高管局委托联智桥隧对某高速公路的1200多片简支梁和7座连续刚构桥梁的预应力检测数据分析，总结问题如下：1、张拉力控制误差过大,到达±15%；2、钢绞线伸长值测量不准确，未能实现伸长值对张拉力的校核功能；3、张拉过程很不标准,预应力损失较大；4、两端对称张拉不同步,结构受力不均；5、人工记录数据，质量隐患被掩盖。系统研制开展过程102021年，由交通运输部公路科学研究院、交通运输部工程质量监督局牵头，湖南联智桥隧技术参加的西部科技工程?公路工程质量平安过程控制智能化与远程监控技术研究?将智能张拉和压浆技术作为子课题进行深入研究，研发预应力张拉与压浆智能化成套技术，提高桥梁平安性和耐久性。2021年5月20日，课题成果在昆明通过了由交通部组织包括周绪红、马洪琪院士等著名专家组成的专家委员会的鉴定。112021年8月联智张拉设备研制开展过程联智压浆设备研制开展过程2021年5月2021年12月2021年12月2021年6月2021年10月2021年6月2021年5月2021年4月上市应用上市应用智能张拉、压浆设备研制开展过程技术特点12唯一获得国家创造专利唯一通过交通运输部科技成果权威鉴定7项权威认证树立行业标杆唯一荣获中国公路科学技术奖

唯一通过国家软件评测中心控制软件测评唯一编入交通部?高速公路施工标准化技术指南?唯一录入交通部?交通运输建设科技成果推广目录?唯一入选?公路工程工法汇编?13LZIQ智能处理技术，数据全自动智能化处理BBD功能模块化设计，技术先进，维护简单5大独特技术成就可靠品质LZIQ智能处理技术，数据全自动智能化处理GPRS远程诊断技术，迅速解决技术难题PID核心变频控制，真正实现张拉速度有效控制、准确同步14每项产品均经受10重严苛考验152.1传统张拉工艺的特点：可概括为:1、人工手动驱动油泵;2、根据压力表读数控制张拉力;3、待压力表读数到达预定值时，用钢尺人工测量张拉伸长值;4、人工记录张拉数据。2预应力张拉质量智能控制技术1617量测伸长值，存在人身平安隐患记录数据，与理论值比较18系统结构图2.2预应力智能张拉技术概要19智能张拉仪张拉系统控制平台智能千斤顶201、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，将误差范围由传统张拉的±15％缩小到±1％。〔2021版桥涵施工技术标准7.12.2第2款规定“张拉力控制应力的精度宜为±1.5％〞〕

关于张拉控制应力：

我们的目标是在结构中建立准确的、符合设计要求的有效预应力值，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、施工单位根据标准条文、材料性能、施工工艺、管理水平等实际情况确定。张拉应力“宁大勿小〞的思想和一律采用“超张拉〞的方法是错误的。21

2、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，及时校核实际伸长量与理论伸长值偏差是否在±6%范围内，实现应力与伸长量同步“双控〞。〔2021版桥涵施工技术标准7.6.3第3款规定“实际伸长值与理论伸长值的偏差应控制在±6%以内)

223、对称同步张拉控制

一台计算机控制两台或多台千斤顶同时、同步对称张拉，实现“多顶同步张拉〞工艺。〔标准7.12.2第1款规定“各千斤顶之间同步张拉力的允许误差为±2％〕

4、预应力损失控制

张拉程序智能控制，不受人为、环境因素影响；停顿点、加载、卸载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合桥梁设计和施工技术标准要求。〔标准规定持荷时间为5分钟〕最大限度减少了张拉过程的预应力损失。23关于回缩值：

导致预应力损失的重要因素：“锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失〞

?标准?7.6.3条规定“锚固阶段张拉端变形、预应力筋的内缩量和接缝压缩值，应不大于设计规定值或不大于表7.6.3所列容许值。〞夹片式锚具容许值为6mm。

这是一个既被重视又被忽略的问题。实际张拉中很难满足标准要求，给施工、监理、建设各方造成很大困惑。

建议：1、采用质量好的锚夹具；2、设计、监理、施工方联合进行现场测试，给出合理的回缩值允许值，或调整张拉控制应力。

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张拉过程再现，张拉加载力、伸长量、加载速率、停顿点、持荷时间等张拉要素真实记录，一览无余，永久追溯。

254顶同步对称张拉，应用于箱梁、连续刚构等结构。

26技术经济比较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技术经济比较27技术经济比较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282.4智能张拉应用效果从上图可以看出，延伸量超过±6％的情况客观存在，只是以前没有被发现，随着加强施工管理，施工质量得到了控制，趋势向好，到3月底时，延伸量误差根本控制在±6％〔红线〕范围内，说明应用智能张拉系统让张拉质量显著提升。2月份好转，3月底完全受控293预应力管道智能压浆技术3.1传统压浆工艺单缸压浆泵进浆管手持搅拌器搅拌桶30普通压浆工艺真空压浆工艺位于梁底部的两根管位于梁顶部的两根管31工程实践证明：真空压浆工艺明显优于普通压浆工艺，但是，真空压浆存在以下缺陷：▲孔道的两端高差较大时，孔道最高点顶部仍会出现空洞；▲孔道有倾角时，在倾角处浆液会产生先流现象；▲真空负压不易实现。322021版公路桥涵施工技术标准：将压浆质量提高到了前所未有的高度。从4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；“低水胶比、高流动度、零泌水率〞。2、采用合理的压浆设备；3、采用先进的压浆工艺；4、精细的施工组织管理。33系统结构图3.2循环智能压浆技术概要1.循环压浆工艺34管道内浆液从出浆口导流至储浆桶，再从进浆口泵入管道，形成大循环回路，浆液在管道内持续循环，通过调整压力和流量，将管道内空气通过出浆口和钢绞线丝间空隙完全排出，还可带出孔道内残留杂质。气泡排出353637对于跨径50m内的预制梁，单孔长度小于55m的预应力管道均可双孔同时压浆，从位置较低的一孔压入，从位置较高的一孔压出回流至储浆桶，节约劳动力，提高工效100%。循环回路出浆口进浆口38单束管道长度大于55m,采用两台压浆台车。392.压浆压力和流量控制〔1〕精确调节和保持灌浆压力自动实测管道压力损失，以出浆口满足标准最低压力值来设置灌浆压力值，保证沿途压力损失后管道内仍满足标准要求的最低压力值。关闭出浆口后长时间内保持不低于0.5MPa的压力。〔2021版桥涵施工技术标准7.9.8条规定“对水平或曲线管道，压浆压力宜为0.5～0.7MPa…关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期3~5min〕〔2〕当进、出浆口压力差保持稳定后，可判定管道充盈。〔3〕通过进出口调节阀对流量和压力大小进行调整。403.水胶比控制按施工配合比数量自动加水，准确控制加水量，从而保证水胶比符合要求。〔2021版桥涵施工技术标准7.9.3条规定“浆液水胶比宜为0.26～0.28〕414.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，能完全满足标准要求。〔2021版桥涵施工技术标准7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。〕压浆完成后出浆口423.2压浆材料质量控制2021版?公路桥涵施工技术标准?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43专用压浆料：是指由水泥、高效减水剂、膨胀剂和矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合料，在施工现场按一定比例加水并搅拌均匀后，用于充填后张预应力孔道的压浆材料。专用压浆剂：是指由高效减水剂、膨胀剂和矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合剂，在施工现场按一定比例与水泥、水混合并搅拌均匀后，用于充填后张预应力孔道的压浆材料。44相对于目前使用的压浆剂，在应用过程中有以下明显优势：1、压浆料直接加水配制，不用在现场称量掺加压浆剂，解决了压浆剂现场的称量不准导致浆液质量不达标的问题；2、杜绝了施工过程的有意少加或不加压浆剂的问题，有利于质量管理；453、所有压浆剂都需在使用前与水泥试配，以验证水泥与压浆剂的适应性，调整压浆剂配方后才能使用，而施工过程中水泥是存在差异的，所以使用压浆剂时水泥与压浆剂的适应性问题难以有效解决。而压浆料在工厂内就完成解决了这个问题。4、压浆料能更好地保证压浆质量，符合标准化施工的要求，各级质监机构推荐和提倡使用，具有很强的导向性，是压浆材料的开展方向。46技术经济比较表序号比较内容传统压浆循环智能测控压浆1排净管道空气普通压浆靠浆液自流排气，真空辅助压浆因封锚问题难以达到真正负压循环回路让浆液在管道内持续循环以排净管道内空气和杂质2压力大小及稳压时间控制较随意，往往导致出浆口没压力，致压浆不密实自动调整压力大小，以保证全管路按规范要求的大小和时间持压3水胶比控制现场材料比控制不严，往往通过加水改善流动性电脑自动加水，切实控制浆液性能水胶比4测试管道实际压力损失无此功能实时测试得到管道压力损失便于调整灌浆压力3.3技术经济比较47技术经济比较表〔续〕序号比较内容传统压浆大循环智能测控压浆5压浆工艺低进高出，压浆过程不得中断，排气孔要依次打开，操作难度大封闭循环回路解决这些难题，工艺简单，易操作6工效一次压一孔两孔同时压注，工效提高一倍7压浆记录人工记录，可信度低自动记录，可真是再现整个压浆过程8质量管理真实质量状况难以掌握，压浆密实与否难以查验可进行质量追溯，还原压浆全过程，提高管理水平48视频：预应力智能压浆工艺49压浆现场3.4智能压浆应用效果50山西苛临高速箱梁预应力管道截面压浆密实度比照左4孔智能压浆右4孔传统压浆51智能压浆传统压浆52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管道内空隙深度测量

53湖北某高速试验过程及结果54传统工艺循环工艺某厂设备联智工艺循环工艺联智工艺55从以上测量可知：传统压浆梁孔道空隙深度约为：

0.5m+0.4m=0.9m56

河南某高速试验传统工艺在循环智能压浆前面3天完成压浆，切开后孔道内浆液未完全硬化，智能压浆的已经完全硬化传统工艺智能工艺智能工艺57安徽某高速公路试验结果〔东九〕58成都市二环路改造工程箱梁切梁试验594远程监控系统6061▲远程监控系统功能特点

1.将施工参与各方连成有机整体，实现在线信息交流；

2.对施工质量进行远程跟踪、预警，及时发现、纠正和解决质量问题；

3.实现远程解决技术问题；

4.施工参与各方可施工进度、工程质量进行统计分析，尽在掌握中；

5.改变质量监管模式，提高管理效率，实现信息化施工。建议建立区域性和全国性的预应力质量监管网络。62

现场拍照，确保监理、施工人员到位，实现远程监控管理。63“实时跟踪、及时预警、及时纠错〞。64截至2021年9月，预应力智能张拉和循环智能压浆系统已经在28个省区市的交通、市政工程等工程中得到了广泛应用。湖南、甘肃、青海、广东、贵州、福建等省下文推广。维权成了重要课题。5.推广应用情况65预应力智能张拉与压浆系统在湖北省的应用★谷竹高速公路★十房高速公路★郧十高速公路★恩来恩黔高速公路★咸通高速公路★保宜高速公路★黄鄂高速公路★江南高速公路★麻竹高速公路★麻武高速公路2021年4月11日-12日，省交通运输厅在谷竹高速公路召开了全省交通重点工程调度会暨高速公路标准化现场建设推进会。省人大副主任、省交通运输厅党组书记林志慧强调指