桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法.docx

桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法.docx

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桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法

桥梁预应力智能张拉压浆系统施工工法

1前言

桥梁结构耐久性是影响桥梁安全、结构寿命的关键因素，上部结构的提前损坏如出现早期下挠、开裂等病害和桥梁安全事故发生是国内交通行业日益关注的问题。

大量预应力桥梁调查和检测表明，预应力桥梁质量隐患主要来源于预应力张拉施工工艺不规范和缺乏有效的压浆质量控制手段，有效预应力的建立直接关系桥梁安全性、可靠性和使用寿命。

如何改进预应力施工技术，如何对桥梁预应力进行有效控制，已经成为亟待解决的重要问题。

河北省高速公路石安改扩建项目桥梁、高岭2号高架桥、天津津歧公路东风大桥、通平沙园里高架桥，推行桥梁标准化施工和精细化管理，桥梁预应力采用智能张拉和智能压浆施工技术，改变了传统的张拉压浆工艺，严格控制预应力张拉的精度和管道压浆的密实度，对提高桥梁结构的耐久性和使用寿命、降低桥梁的寿命周期成本具有重大现实意义。

2012年5月20日，由交通运输部科技司组织的鉴定委员会对预应力张拉与压浆智能化成套技术及远程监控研究进行了技术鉴定，专家委员会一致认为该预应力张拉与压浆智能化成套技术及远程监控研究成果具有创新性和自主知识产权，推广应用意义深远，经济效益和社会效益显著，项目成果总体达到国际先进水平。

2工法特点

2.1采用智能张拉施工技术，变人工操作为智能机械自动控制，实现精确同步，自动施工提升张拉精度。

2.2采用大循环智能压浆施工技术，持续循环压力排尽孔道空气，保证压浆密实，避免或明显减少钢绞线锈蚀，提高桥梁结构的耐久性，采用双孔同时压浆，提高工效、提高工程施工进度。

2.3智能张拉、智能压浆配套智能系统控制方案，其共同作用效果保证桥梁预应力良好实现。

2.4智能化施工，改变了传统的质量管理模式，一键式操作简单易懂，实现远程监控，全过程系统自动运作，施工规范，系统自动打印数据表，无法篡改，实现“智能控制、远程跟踪、及时纠错”，便于实行动态管理和历史溯源。

2.5采用优质专用压浆料，避免单纯使用水泥和外加剂混合，保证浆体质量。

3适用范围

该工法适用于桥梁结构预应力张拉和孔道压浆施工。

4工艺原理

主要由

（千

4.1智能张拉系统工艺原理桥梁预应力智能张拉系统指一种预应力自动张拉设备及其计算机控制系统，预应力智能张拉仪、智能千斤顶、自带无线网卡的笔记本电脑、高压油管等组成。

其以应力为控制指标，伸长量误差作为校对指标，系统通过传感技术采集每台张拉设备斤顶）的工作压力和钢绞线的伸长值（含回缩量）等数据，实时将数据传输给系统主机进行分析判断，同时张拉设备（泵站）接收系统指令，实现张拉力及加载速度实时精确控制。

系统还根据预设程序，由主机发出指令，同步控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。

工艺原理示意图4.1。

图4.1智能张拉系统工艺原理示意图

4.1.1预应力智能张拉仪

它的作用主要是为梁体的张拉装置

千斤顶）

此设备为超高压动力输出装置，

可靠、稳定的提升动力，具有提升、保压、回程等功能。

该设备能够精准的实现程序设

提供

定的命令，通过无线通讯接口确保数据通讯的可靠交互。

预应力智能张拉仪结构构成，请见图

4.1.2智能千斤顶

图4.1.1智能张拉仪结构示意图

智能千斤顶及其尺寸（

150T）示意图

它采用新型密封件，高压自增强油缸强度，优化千斤顶结构尺寸，在保证千斤顶行程，油压不变的前提下，重量比常规穿心式千斤顶减轻30％～45％，使千斤顶的重量

出力比达到0.6：

1，同时千斤顶长度和外径减小，能减小预留钢绞线的长度，可广泛应用于先张法和后张法的预应力施工。

自身附带电子位移传感器，用于千斤顶内缸伸长量的测试。

具有精度高、误差小、量程大、移动平顺等特点；自身附带高精度压力传感器，能精准测量千斤顶输出的力值。

智能千斤顶及其尺寸（150T）示意图4.1.2。

线连

4.1.3

计算机与智能张拉仪，利用计算机自带的无线网卡，

能可

油管、回油管，构成千斤顶提升、回程的油路

1.采用创新性设计，精确控制张拉力值大小，精确测量预应力筋伸长量，实现自动补张，自动采集预应力筋伸长量，及时校核伸长量误差，精确实现“双控”操作。

2.可同时控制两个或多个千斤顶的张拉，真正实现“多顶同步”张拉施工工艺。

3.张拉加载速率、停顿点、持荷时间等张拉要素自动控制。

4.系统采用无线采集控制，远程监控，便于操作，模块化设计，具有较高可靠性及

可维护性。

5.掌握梁板信息和张拉有关的技术信息，能实现验收评估自动化。

6.随时掌握张拉设备的状况，如性能、校准状况等。

7.智能分析处理数据，自动形成工程管理所需的各种报表。

8.能及时自动反馈数据至相关部门，相关部门可及时下达指令。

9.系统采用傻瓜式操作控制，软件界面友好，易于操作，可靠性高。

10.该电动液压装置采用立式电机安装，油泵内置油箱，噪音小，漏泄小，寿命长，结构合理，手动、自动一体化设计。

4.2智能大循环压浆系统工艺原理

大循环预应力管道智能压浆系统特指预应力自动压浆装置及其计算机控制系统，其主要技术原理如下：

系统由系统主机、测控系统、循环压浆系统组成。

浆液在由预应力管道、制浆机、压浆泵组成的回路内持续循环以排净管道内空气，及时发现管道堵塞等情况，并通过加大压力进行冲孔，排出杂质，消除致压浆不密实的因素。

在管道进、出浆口分别设置精密传感器实时监测压力，并实时反馈给系统主机进行分析判断，测控系统根据主机指令进行压力的调整，保证预应力管道在施工技术规范要求的浆液质量、压力大小、稳压时间等重要指标约束下完成压浆过程，确保压浆饱满和密实。

主机判断管道充盈的依据为进出浆口压力差在一定的时间内是否保持恒定

在预应力混凝土张拉完成后，采用快硬砂浆或快硬水泥对端头预应力筋与锚具间缝隙进行封堵，同时布置施工设备及机具。

准备工作完成后，启动压浆系统LZJ02进行压浆作业，其工艺原理见示意图4-2。

梁体

预应力管道

计算机

大循环预应力智能压浆系统

水胶比测试仪

返浆

返浆测控仪

灰浆泵

4.2.1

智能压浆台车构成

1.高速制浆机：

此设备将成品压浆料和水进行高速搅

其转速为1420r/min,叶片线速度>10m/s

进浆

吸浆管

图4.2预应力智能压浆系统结

压浆用的浆液，

制作可

高速制浆机

进浆测控仪

溢流

低速储浆桶

2.低速储浆桶：

浆液在高速桶内配置好以后导流至此桶内低速搅拌

转速85r/min）

浆液一直处于高速搅拌状态则易发热而性

能改变）

储存，以保持流动度和不因发热而改变性能

3.灰

4.水胶比测试仪：

用于测量低速搅拌桶内浆

速储浆桶内浆液加压并输送至预应力管道内

液的密度与水胶比。

5.进浆测控仪：

此设备包含压力测量装置、量管路中浆液的压力和流量、控制浆液的流向。

流量测量装置、进浆-溢流

阀，能准确测

6.返浆测控仪：

此设备包含压力测量装置、确测量管路中浆液的压力和流量、进行系统的自动调压。

流量测量装置、返浆阀和调压阀

4.2.2设备无线连接

该系统采用局域网连接计算机与智能压浆台车，性能可靠，有效控制距

4.2.3高压橡胶管

此设备为浆体的流动提供管路。

需要现场连接的管路有吸浆管

两孔对接管，可承受最大压力

4.2.4系统特点

1.实时监测水胶比

系统水胶比测试仪实时监测浆液水胶比，

，能准

进浆管、

当实测水胶超过规范要求时及时给出警示

200m。

8MPa。

0.28”。

信息，《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）规定“浆液水胶比宜为0.26

2.精确控制压力

损失，

内仍满工技术规范》（JTG/TF50-2011）规定“对水平或曲线管道，关闭出浆口后宜保持一个不小于0.5MPa的压力”。

灌浆压力值。

保证沿途压力损失后管道

足规范要求的最低压力值，

公路桥涵施

压浆压力宜为0.5

0.7MPa，

3.实时监测流量、自动计算管道内浆液体积

系统智能测控仪可监测实时进浆、

返浆流量及计算管道内浆液体积与充盈程度。

4.浆液循环排气

而采用大循环回路方

通过调整泵排流

式，将出浆口浆液导流至储浆桶，从而可使得浆液在管道内持续循环，

量将管道内空气完全排出，同时通过浆液循环带出孔道内残留杂质。

5.自动测试管道压力

损失及自动调

通过浆液持续循环实

出浆口压力损失值，

时测试管道进、

证全管路灌浆压力值满足规范的相应要求。

程管理所需的各种报表。

并自动调整灌浆压力以保

6.智能分析处理数据

，自动形成工

7.能及时自动反馈数据，相关部门

8.系统采用

傻瓜式操作控制，软件

可根据反馈数据及时下达指令。

界面友好，易于操作，可靠性高

5施工

艺流程及操作要点

5.1智能张拉施工工艺及操作要点

准备限位板、锚具等材料

清点检查设备

核对千斤顶编号

准备工作

确定张拉梁板进行技术交底

布置张拉控制站

电线连接

油管连接

千斤顶、天线、数据线安装

锚具安装

张拉作业完成

进行下步工序

图5.1智能张拉施工工艺流程图

5.1.1准备工

1.

拉系统能配套使用的限位板、锚具、

线网络适配器），三相电缆，

操

wsXP

用

站

置代

控

阳伞等必须准备齐

夹片，电脑（预

作系统，

2对照张拉系统清单，清点设备，确定设备完好、

4.确

5.进

3.意对应正

待张拉的梁板。

专用千斤顶的编号，由于专用千斤顶都在出厂前统标定公式。

技术交底，学习熟悉系统软件说明文件。

6.布置张拉控制站。

控制站选择在确定待张拉梁板侧面，制站能安全工接到220V电功能，安装好控制软件。

将张拉保持直线可视状态。

5.1.2电线连接

作、无阳光直射，在张拉过程中无需移动就能方便

梁板的

证电

电脑张拉过程中不掉电，取消电脑的屏

仪主机和专用千斤顶布置于张

工连接好三相电源

表火线，字母N代表零线。

源是否正常。

严禁带电

由专业

连接三根火线），接电箱不应该剪断或拆除接线插头，连接下作电线连接操作。

请见电线连接示意图5.1.2，其中2、4、6位置代表火线

指明仪器插头中连接火线的位置。

靠近凹槽位置的一孔不连接电

图5.1.2电线连接示意图

，自动关闭硬

，用试电

N位置代表零线；

5.1.3

油管连接

连接好油管：

仔细检查油嘴及接头是否有杂质，油管不被混淆。

装了黑色安全阀的一端；

必须将其擦拭干净

回油管在千斤顶的安装位置为张拉时千斤顶远离梁板的一段，

油管连接处必须使用铜垫片以防止漏油。

油管的保

确保

图5.1.3油管连接位置示意图

5.1.4专用千斤顶、天线、数据线安装

安装好限位板以后，起吊专用千斤顶。

千斤顶必须采用钢丝绳起吊以确保安全。

起吊之后，安装好工具锚、工具夹片。

工具夹片的安装必须符合《公路桥涵施工技术规范》

（JTG/TF50-2011）相关要求。

工具夹片未起作用或未完全起作用都会导致最终伸长量误差偏大。

然后连接张拉仪与千斤顶的数据线，张拉一孔完毕，不得拉扯该数据线用于移动千斤顶。

为了使钢绞线受力均匀，应当采用梳编穿束工艺，接下来安装好仪器天线。

1.千斤顶钢丝绳、仪器天线安装

能操作要点

分钟预热

3.通知梁板两边

动，此

禁离

情况立即单击“

次张拉施工”

制台。

点击“暂停张拉”并进行员时刻关注相关数值，严

图5.1.5锚具安装示意图

操作人员对以上安装步骤和部件

5.1.6张拉施

1.控制软件号”正确，“

2.再次检启动”按钮），

于10摄氏度时，进行

进行检查

，检查软件左下角的状态栏，显示正常，右上角的“张拉梁张拉为准备状态。

4.在张拉过程中应密切注

按下绿色“油泵

常

9

斤顶安装正确，然后启动梁

运转声音正常，平顺。

仪器进行

。

电脑在张拉施工过程中严禁运行

注意安全。

点击控制软件的“开始张

在电脑上观测压力值和位移值是否正

梁板两端设备和千斤顶的工作情况，

按下张拉仪“急停指示”按钮，停

方可继续张拉

机操作人员应再次检查锚具、千斤顶、

拉步骤开始之前，计算

接线是否松动、被挤压

限位板是否正确嵌套，

，千斤顶是否压迫粗钢筋等。

况后，

5一个张数据连

5

1

2防晒、

3次液压

5

5《预应20065

5格和逐列规定

1

1.7张拉结束

整片梁板张拉施工完成后依次关闭软件、电机、切断电源，拆卸千斤顶、油管

仪器、千斤顶都必须有良好的

张拉系统所有设备在张拉完毕以后必须妥善保管，防水措施。

每三个月更换

定期维护。

油量不足情况下应及时加注符合要求的抗磨液压油

2预应力筋加工与制作控制要点

2.1预应力混凝土结构

力混凝土用钢绞线》

所采用的钢绞线与精轧螺纹钢筋的质量，

（GB/T5224-2003）、《预应力混凝土用螺纹钢筋》

应符合现行国家

标准

GB/T

2006）的规定和要求

2.2预应力筋进场时应

进行

质量检查

分批验收，验收时，除应核对其质量证明书、包装、标，尚须委托有相应资质的公路工程试验检测机构按照下

钢绞线

.钢绞线检验项目、检验频次、取样数量与质量要求见下表

5.2.2-1

检验项目

钢绞线检验项目、频次、

取样数量与质量要求

表5.2.2-1

取样数量

抽验项目频次

质量要求

1.外观

2.外形尺寸

3.抗拉强度

每批≤60t同厂家、

符合《预应力混凝

4.最大力总伸长率

3根1.1m/每批

同规格、同品种、

同土用钢绞线》（GB

5.规定非比例延伸力

批号钢绞线

5224-2003）

6.弹性模量

7.松弛性能

1根1.5m/每合同批

则应

：

1.合同批为一个订货合同的总量。

2.样品应分别从3盘上截取；如每批少于3盘

逐盘取样进行上述检验。

⑵.检验结果中有一项不合格，则不合格盘报废，并再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试件做该不合格项的复验，如仍有一项不合格，则该批钢绞线为不合格。

2.精轧螺纹钢筋

5.2-2-2。

.精轧螺纹钢筋检验项目、检验频次、取样数量与质量要求见下表

检验项目

1.表面质量

2.屈服强度

3.抗拉强度

4.极限伸长率

精轧螺纹钢筋检验项目、频次、取样数量与质量要求

取样数量

抽验项目频次

质量要求

注：

表中检验项目

2根0.55～0.60m

/每批

每批≤60t，每增加40t

加一个拉伸试验，产品应

为同厂家、同规格、同品

种、同批号精轧螺纹钢筋

表5.2-2-2

符合《预应力混凝土用

螺纹钢筋》（GB/T

20065-2006）

2～4项均由拉伸试验得到，拉伸试验的试件不允许做任何形式的加工；

表面质量检查时应检查螺纹钢筋的螺纹形状，不允许

有螺纹错位。

仍有

.拉伸试验结果中有一项不合格，则项不合格，则该批钢筋为不合格。

需另取双倍数量的试件重做各项试验，如

.预应力筋的实际强度不得低于现行国家标准的规定行国家标准的规定执行。

预应力筋的试验方法应按现

4.预应力筋应存放于干燥的仓库中，

露天及现场存放时应在地面上架设枕木，

特殊环境应

与潮湿地面直接接触，并加盖篷布或者搭盖防雨棚，尽量缩短存放期限，订货中采用防锈包装。

5.2.3预应力筋的制作

.预应力筋下料

.预应力筋的下料长度应满足预应力筋设计尺寸及张拉需要

.预应力筋的切断，应采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切

.下料过程中预应力筋严禁在地面上拖拉，避免预应力筋磨损

2预应力筋编束穿

预应力筋由多根钢绞线组成时，

同束内应采用强度相等的预应力钢材。

编束时，

严禁

在

逐根理顺，绑扎牢固，防止互相缠绕，编束完成后严禁将预应力筋在地面上拖拉。

采用短束梳编穿束工艺。

.跨径小于或等于45m的预制梁及其它钢束长度较短、根数较少、重量较轻的预

应力钢束可采用短束梳编穿束工艺。

9根的钢束为例）

⑵.短束梳编穿束工艺步骤（以一束

1.机具准备：

扎钩、扎丝、梳束板（可用锚具代替）、透明胶带、刀片、油性笔、号码纸、卷扬机、钢丝绳（宜为Φ8mm）等。

2.下料：

每束钢绞线下料时应有一根钢绞线长出10～20cm作为中间钢绞线，其余各根钢绞线下料长度应基本一致。

3.编号：

每根钢绞线的两端应编上同样的号码，以透明胶带将写好的号码绑在钢绞线的两端，同时对锚具进行编号，两端的锚具应同时编号，一块锚具顺时针编号，另一块锚具逆时针编号。

编号应写在锚具的外露面（安夹片的一面）。

如下图5.2.3所示

4.端头绑扎：

端头绑扎宜分层进行。

如图5.2.3所示1、2、8号钢绞线作为一层，

7、9、3号钢绞线作为一层，4、5、6号钢绞线作为一层，先逐层绑扎再整体绑扎。

绑

扎好后的钢绞线根据每束钢绞线根数的不同呈正方形、矩形、梯形等形状。

1

8

9

2

7

3

6

5

4

5.2.3

（a）

锚具

1

1

2

8

9

3

7

4

6

5

图5.2.3（

b）锚具2

⑤.梳束：

钢绞线扎紧，

1m时，用扎丝

利用梳束板或锚具对钢绞线进行梳理，每梳理钢绞线长度约

绑扎时扎丝端头朝上。

逐段绑扎直至将钢绞线梳理完毕。

6.穿束：

钢丝绳一端连接卷扬机，另外一端做成绳套与钢绞线穿入端绑牢，穿入端端头可用塑料瓶套住并用胶带缠紧。

启动卷扬机缓慢匀速拉动钢绞线。

7.对中调整：

穿束完毕后，将穿入端钢丝绳、塑料瓶和胶带等去除，使钢绞线编号外露，先将中间钢绞线套入锚具孔内中间位置，上夹片，稍微顶紧，再将其它钢绞线分别套入对应的锚具孔内。

旋动锚具使两端锚具各孔位对中。

如图5.2.3（a）（b）所

示1号钢绞线均在上方。

8.注意事项：

A.钢绞线的编号在两端按从小到大呈锥形排列，以透明胶粘牢。

B.钢绞线绑扎须牢固，顺序不能打乱，绑扎后的钢绞线要能成为有一定刚度的整体⑶.钢绞线在穿束时，注意绑扎接头须要朝上，防止扎丝刮坏锚垫板。

5.3预应力筋锚具、夹具和连接器质量控制要点

艺一次投料生产的数

合格者方可

如仍

13

用。

连接器》（GB/T14370-2000）的要求

5.3.2预应力筋锚具应按设计要求使用。

用于后张的锚具或其附件上应设置压浆孔

排气孔，压浆孔应有足

5.3.3夹具应具有

够的截面面积，以保证浆液的畅通。

好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。

需敲击才能松开的

夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员安全不造成危险

5.3.4用于后张法的连接器，必须符合锚具的性能要求；用于先张法的连接器，

必须符合夹具的性能要求

5.3.5锚具、夹具和连接器进场时，除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性

1.锚具、夹具、连接器检验项目、检验频次、取样数量与质量要求见表5.3.5

检验项目

2.检验结果判定

外观：

表面无裂纹，影响锚固性能的尺寸符合设计要求，应判为合格；如此尺寸有

格者方可使用

硬度：

每个零件测试3点，其硬度应在设计要求的范围内；如有一个零件不合格，

静载锚固性能试验：

抽取6套锚具（夹具或连接器）组成3个预应力筋锚具组装件

有一个试件不符合要求，则该批产品为不合格

二次张拉锚具、锚环、支承连接强度试验：

抽取3套锚具、锚环、支承连接组成3

5.3.1预应力筋锚具、夹具和连接器应符合国家现行标准《预应力筋锚具、夹具和

能类别

、型号、规格及数量外，还应委托有相应资质的公路工程试验检测机构进行检验

锚具、夹具、连接器检验项目、频次、取样数量与质量要求

表5.3.5

质量要求

10%，不少于10套/每批

5%，不少于5套/每批

每批≤1000套，同类产

品、同类原料、同种工

符合《预应力筋锚具、

夹具、连接器》（GB/T

3.静载锚固性能试验

项超过允许偏差，则应取双倍数量重做检验；如仍有一套不合格，则应逐套检查，合

则应取双倍数量的零件重做试验；如仍有一个零件不合格，则应逐个检查，

进行静载锚固性能试验，如有一个试件不符合要求，则应另取双倍数量重做试验；

取样数量

检验频次

1.外观

2.硬度

14370-2000）

支承连接强度

6套/每批

4.二次张拉锚具、

锚杯、

3套/每批

螺纹连接破坏强度≥

1.5倍工作荷载

个组装件进行试验，如有一个试件不符合要求，

个试件不符合要求，则该批产品为不合格。

5.4智能压浆施工工艺及操作要点

应

如仍有一

设备设置及控制台设立

双孔循环模式

管路连接及确定循环模式

单孔空外循环模式

双孔交叉循环模式

配置浆液

压浆施工

压浆作业完成

进行下步工序

图5.4智能压浆施工工艺流程图

5.4.1设备放置与控制台的设立

距离不宜过远，以减短

预应力智能压浆台车宜放置在待压浆预应力管道的注浆端，

进浆、返浆管的长度，控制台设置在离智能压浆台车

5～50m的范围内。

5.4.2管路连接与循环模式

1.双孔循环模式：

选择适当长度的高压管，分别将台车的进浆口与梁端的进浆口、

台车的出浆口与梁端的返浆口、梁体另外一端两个出浆口连接，如下图5.4.2-1所示。

过三通连接，并在进浆嘴与返浆管上安装阀门，同时在预应力管道另外一端的出浆口安装出浆嘴及阀门。

三通阀门

进浆管

阀门

进浆咀

返浆管

图5.4.2-2单孔孔外循环模式管路连接

3.双孔交叉循环压浆模式：

对于连续刚构梁桥（长度大于50m）宜采用双孔交叉循环压浆模式，连接方式如下图5.4.3所示：

预应力智能压浆台车1与台车2同时工作，通过两侧预应力智能压浆台车内浆液的不断交换循环，解决了长管道循环排气的难题；循环结束后关闭阀2、阀2，开启阀门3、阀3'，两侧智能压浆系统分别进行孔外循环

与自动调压；压力调节至预设值后分别自动锁压，关闭阀1、阀1'，保证进口压力达

到规范要求值。

长管道双孔交叉循环压浆模式

三通

进浆

预应力管道

阀2'回流

三通进浆

智能压浆台车1

5.4.3配置浆液

阀2

阀1'

智能压浆台车2

连续刚构梁体（长度大于50m）

回流

图5.4.3双孔交叉循环压浆模式

应力管道灌浆用浆液的水胶比应为

其初始流

动度应大于1

阀3'

返浆

阀3返浆

根据规范要求，桥梁