橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉智能化施工技術(shù)匯報

橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉、壓漿智能化施工成套技術(shù)1概要1、研究、研制背景2、預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)3、預(yù)應(yīng)力智能壓漿技術(shù)4、遠程監(jiān)控技術(shù)5、推廣應(yīng)用情況21.研發(fā)、研制背景3

2004年6月10日早晨7時許，遼寧省盤錦市田莊臺大橋突然發(fā)生垮塌。專家組認定，該橋在超限車輛長期作用下，內(nèi)部預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重受損。重載沖擊力使大橋第9孔懸臂端預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)瞬間脆性斷裂、坍塌。

生命！4國內(nèi)某大橋運行僅10年后，主橋箱梁腹板開裂，中間三跨跨中底板橫向貫穿開裂，跨中下?lián)蠂?yán)重。大橋最終于2005年撤除。5從1999年到2021年，10年間全國發(fā)生的較大橋梁垮塌事件為30起。2007年～2021年5年來，全國共有37座橋梁垮塌，其中13座在建橋梁發(fā)生事故，共致使182人喪生，177人受傷。平均每年有7.4座“奪命橋〞，即平均不到兩個月就會有一起事故發(fā)生。橋梁事故逐年增長。

在這37座橋梁中有60%的橋齡缺乏20年，有些橋梁壽命還缺乏12年，引起了全國震驚。6預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量差施工質(zhì)量通病管道壓漿不飽滿結(jié)構(gòu)受損橋梁垮塌產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫鋼絞線銹蝕，降低耐久性留下質(zhì)量隱患威脅橋梁平安的關(guān)鍵因素7▲病害案例對某大橋〔主跨7×96.0m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁〕進行檢測：每跨箱梁內(nèi)腹板存在裂縫，共發(fā)現(xiàn)裂縫194條，裂縫寬度大局部在0.1mm～0.5mm，裂縫長度在0.3m～3.0m。與橋梁行車方向夾角為30°～60°。8橋梁撤除后的截面預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量存在嚴(yán)重缺陷9湖南省交通運輸廳：“從源頭抓起，質(zhì)量事前控制，一定要填補國內(nèi)空白〞。省交通廳于2021年5月14日組織專家委員會對課題進行了鑒定。10喚起橋梁平安責(zé)任湖南省高管局委托聯(lián)智橋隧對某高速公路的1200多片簡支梁和7座連續(xù)剛構(gòu)橋梁的預(yù)應(yīng)力檢測數(shù)據(jù)分析，總結(jié)問題如下：1、張拉力控制誤差過大,到達±15%；2、鋼絞線伸長值測量不準(zhǔn)確，未能實現(xiàn)伸長值對張拉力的校核功能；3、張拉過程很不標(biāo)準(zhǔn),預(yù)應(yīng)力損失較大；4、兩端對稱張拉不同步,結(jié)構(gòu)受力不均；5、人工記錄數(shù)據(jù)，質(zhì)量隱患被掩蓋。系統(tǒng)研制開展過程102021年，由交通運輸部公路科學(xué)研究院、交通運輸部工程質(zhì)量監(jiān)督局牽頭，湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)參加的西部科技工程?公路工程質(zhì)量平安過程控制智能化與遠程監(jiān)控技術(shù)研究?將智能張拉和壓漿技術(shù)作為子課題進行深入研究，研發(fā)預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿智能化成套技術(shù)，提高橋梁平安性和耐久性。2021年5月20日，課題成果在昆明通過了由交通部組織包括周緒紅、馬洪琪院士等著名專家組成的專家委員會的鑒定。112021年8月聯(lián)智張拉設(shè)備研制開展過程聯(lián)智壓漿設(shè)備研制開展過程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月上市應(yīng)用上市應(yīng)用智能張拉、壓漿設(shè)備研制開展過程技術(shù)特點12唯一獲得國家創(chuàng)造專利唯一通過交通運輸部科技成果權(quán)威鑒定7項權(quán)威認證樹立行業(yè)標(biāo)桿唯一榮獲中國公路科學(xué)技術(shù)獎

唯一通過國家軟件評測中心控制軟件測評唯一編入交通部?高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)指南?唯一錄入交通部?交通運輸建設(shè)科技成果推廣目錄?唯一入選?公路工程工法匯編?13LZIQ智能處理技術(shù)，數(shù)據(jù)全自動智能化處理BBD功能模塊化設(shè)計，技術(shù)先進，維護簡單5大獨特技術(shù)成就可靠品質(zhì)LZIQ智能處理技術(shù)，數(shù)據(jù)全自動智能化處理GPRS遠程診斷技術(shù)，迅速解決技術(shù)難題PID核心變頻控制，真正實現(xiàn)張拉速度有效控制、準(zhǔn)確同步14每項產(chǎn)品均經(jīng)受10重嚴(yán)苛考驗152.1傳統(tǒng)張拉工藝的特點：可概括為:1、人工手動驅(qū)動油泵;2、根據(jù)壓力表讀數(shù)控制張拉力;3、待壓力表讀數(shù)到達預(yù)定值時，用鋼尺人工測量張拉伸長值;4、人工記錄張拉數(shù)據(jù)。2預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量智能控制技術(shù)1617量測伸長值，存在人身平安隱患記錄數(shù)據(jù)，與理論值比較18系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)概要19智能張拉儀張拉系統(tǒng)控制平臺智能千斤頂201、張拉控制應(yīng)力精度控制

系統(tǒng)能精確控制施加的預(yù)應(yīng)力力值，將誤差范圍由傳統(tǒng)張拉的±15％縮小到±1％。〔2021版橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7.12.2第2款規(guī)定“張拉力控制應(yīng)力的精度宜為±1.5％〞〕

關(guān)于張拉控制應(yīng)力：

我們的目標(biāo)是在結(jié)構(gòu)中建立準(zhǔn)確的、符合設(shè)計要求的有效預(yù)應(yīng)力值，應(yīng)力過大或過小的危害顯而易見。確定最終張拉控制應(yīng)力應(yīng)組織設(shè)計、監(jiān)理、施工單位根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條文、材料性能、施工工藝、管理水平等實際情況確定。張拉應(yīng)力“寧大勿小〞的思想和一律采用“超張拉〞的方法是錯誤的。21

2、鋼絞線伸長量實時校核

智能系統(tǒng)可實時采集鋼絞線伸長量，自動計算伸長量，及時校核實際伸長量與理論伸長值偏差是否在±6%范圍內(nèi)，實現(xiàn)應(yīng)力與伸長量同步“雙控〞?！?021版橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7.6.3第3款規(guī)定“實際伸長值與理論伸長值的偏差應(yīng)控制在±6%以內(nèi))

223、對稱同步張拉控制

一臺計算機控制兩臺或多臺千斤頂同時、同步對稱張拉，實現(xiàn)“多頂同步張拉〞工藝。〔標(biāo)準(zhǔn)7.12.2第1款規(guī)定“各千斤頂之間同步張拉力的允許誤差為±2％〕

4、預(yù)應(yīng)力損失控制

張拉程序智能控制，不受人為、環(huán)境因素影響；停頓點、加載、卸載速率、持荷時間等張拉過程要素完全符合橋梁設(shè)計和施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求?！矘?biāo)準(zhǔn)規(guī)定持荷時間為5分鐘〕最大限度減少了張拉過程的預(yù)應(yīng)力損失。23關(guān)于回縮值：

導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失的重要因素：“錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失〞

?標(biāo)準(zhǔn)?7.6.3條規(guī)定“錨固階段張拉端變形、預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮量和接縫壓縮值，應(yīng)不大于設(shè)計規(guī)定值或不大于表7.6.3所列容許值。〞夾片式錨具容許值為6mm。

這是一個既被重視又被忽略的問題。實際張拉中很難滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，給施工、監(jiān)理、建設(shè)各方造成很大困惑。

建議：1、采用質(zhì)量好的錨夾具；2、設(shè)計、監(jiān)理、施工方聯(lián)合進行現(xiàn)場測試，給出合理的回縮值允許值，或調(diào)整張拉控制應(yīng)力。

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張拉過程再現(xiàn)，張拉加載力、伸長量、加載速率、停頓點、持荷時間等張拉要素真實記錄，一覽無余，永久追溯。

254頂同步對稱張拉，應(yīng)用于箱梁、連續(xù)剛構(gòu)等結(jié)構(gòu)。

26技術(shù)經(jīng)濟比較表比較內(nèi)容傳統(tǒng)手工張拉智能張拉系統(tǒng)1張拉力精度±10%±1%2自動補張拉無此功能張拉力下降1%時，錨固前自動補拉至規(guī)定值。3伸長量測量與校核人工測量，不準(zhǔn)確，不及時，未能及時校核，未實現(xiàn)規(guī)范規(guī)定“雙控”自動測量，及時準(zhǔn)確，及時校核，與張拉力同步控制，實現(xiàn)真正“雙控”4對稱同步人工控制，同步精度低，無法實現(xiàn)多頂對稱張拉同步精度達±2%，計算機控制實現(xiàn)多頂對稱同步張拉。5加載速度與持荷時間隨意性大，加載過快，持荷時間過短按程序設(shè)定速度加載和持荷，排除人為影響6卸載錨固瞬時卸載，回縮時對夾片造成沖擊，回縮量大可緩慢卸載，避免沖擊損傷夾片，減少回縮量2.3技術(shù)經(jīng)濟比較27技術(shù)經(jīng)濟比較表比較內(nèi)容傳統(tǒng)手工張拉智能張拉系統(tǒng)7回縮量測定無法準(zhǔn)確測定錨固后回縮量可準(zhǔn)確測定實際回縮量8預(yù)應(yīng)力損失張拉過程預(yù)應(yīng)力損失大由于張拉過程規(guī)范，損失小9張拉記錄人工記錄，可信度低自動記錄，真實再現(xiàn)張拉過程10安全保障邊張拉邊測量延伸量有人身安全隱患操作人員遠離非安全區(qū)域，人身安全有保障11質(zhì)量管理與遠程監(jiān)控真實質(zhì)量狀況難以掌握，缺乏有效的質(zhì)量控制手段便于質(zhì)量管理，質(zhì)量追溯，提高管理水平、質(zhì)量水平，實現(xiàn)質(zhì)量遠程監(jiān)控12經(jīng)濟效益張拉過程需要6人同時作業(yè)只需要2人同時作業(yè)，一年節(jié)約人工費用20萬元左右282.4智能張拉應(yīng)用效果從上圖可以看出，延伸量超過±6％的情況客觀存在，只是以前沒有被發(fā)現(xiàn)，隨著加強施工管理，施工質(zhì)量得到了控制，趨勢向好，到3月底時，延伸量誤差根本控制在±6％〔紅線〕范圍內(nèi)，說明應(yīng)用智能張拉系統(tǒng)讓張拉質(zhì)量顯著提升。2月份好轉(zhuǎn)，3月底完全受控293預(yù)應(yīng)力管道智能壓漿技術(shù)3.1傳統(tǒng)壓漿工藝單缸壓漿泵進漿管手持?jǐn)嚢杵鲾嚢柰?0普通壓漿工藝真空壓漿工藝位于梁底部的兩根管位于梁頂部的兩根管31工程實踐證明：真空壓漿工藝明顯優(yōu)于普通壓漿工藝，但是，真空壓漿存在以下缺陷：▲孔道的兩端高差較大時，孔道最高點頂部仍會出現(xiàn)空洞；▲孔道有傾角時，在傾角處漿液會產(chǎn)生先流現(xiàn)象；▲真空負壓不易實現(xiàn)。322021版公路橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：將壓漿質(zhì)量提高到了前所未有的高度。從4個方面來保證壓漿密實度：1、對壓漿材料提出嚴(yán)格的技術(shù)要求；“低水膠比、高流動度、零泌水率〞。2、采用合理的壓漿設(shè)備；3、采用先進的壓漿工藝；4、精細的施工組織管理。33系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2循環(huán)智能壓漿技術(shù)概要1.循環(huán)壓漿工藝34管道內(nèi)漿液從出漿口導(dǎo)流至儲漿桶，再從進漿口泵入管道，形成大循環(huán)回路，漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，通過調(diào)整壓力和流量，將管道內(nèi)空氣通過出漿口和鋼絞線絲間空隙完全排出，還可帶出孔道內(nèi)殘留雜質(zhì)。氣泡排出353637對于跨徑50m內(nèi)的預(yù)制梁，單孔長度小于55m的預(yù)應(yīng)力管道均可雙孔同時壓漿，從位置較低的一孔壓入，從位置較高的一孔壓出回流至儲漿桶，節(jié)約勞動力，提高工效100%。循環(huán)回路出漿口進漿口38單束管道長度大于55m,采用兩臺壓漿臺車。392.壓漿壓力和流量控制〔1〕精確調(diào)節(jié)和保持灌漿壓力自動實測管道壓力損失，以出漿口滿足標(biāo)準(zhǔn)最低壓力值來設(shè)置灌漿壓力值，保證沿途壓力損失后管道內(nèi)仍滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的最低壓力值。關(guān)閉出漿口后長時間內(nèi)保持不低于0.5MPa的壓力?！?021版橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7.9.8條規(guī)定“對水平或曲線管道，壓漿壓力宜為0.5～0.7MPa…關(guān)閉出漿口后宜保持一個不小于0.5MPa的穩(wěn)壓期3~5min〕〔2〕當(dāng)進、出漿口壓力差保持穩(wěn)定后，可判定管道充盈。〔3〕通過進出口調(diào)節(jié)閥對流量和壓力大小進行調(diào)整。403.水膠比控制按施工配合比數(shù)量自動加水，準(zhǔn)確控制加水量，從而保證水膠比符合要求?！?021版橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7.9.3條規(guī)定“漿液水膠比宜為0.26～0.28〕414.漿液攪拌質(zhì)量控制采用高速制漿機，將水泥、壓漿劑和水進行高速攪拌，其轉(zhuǎn)速為1420r/min，葉片線速度>10m/s，能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。〔2021版橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7.9.4條規(guī)定“攪拌機的轉(zhuǎn)速應(yīng)不低于1000r/min,其葉片的線速度不宜小于10m/s。〕壓漿完成后出漿口423.2壓漿材料質(zhì)量控制2021版?公路橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?第7.9.2條規(guī)定：“后張預(yù)應(yīng)力孔道宜采用專用壓漿料或?qū)Ｓ脡簼{劑配制的漿液進行壓漿。〞專用壓漿料：壓漿劑和水泥在工廠拌和的混合料目的：〔1〕改善泌水性能〔2〕改善流動性能建議：采用專用壓漿料43專用壓漿料：是指由水泥、高效減水劑、膨脹劑和礦物摻合料等多種材料干拌而成的混合料，在施工現(xiàn)場按一定比例加水并攪拌均勻后，用于充填后張預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿材料。專用壓漿劑：是指由高效減水劑、膨脹劑和礦物摻合料等多種材料干拌而成的混合劑，在施工現(xiàn)場按一定比例與水泥、水混合并攪拌均勻后，用于充填后張預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿材料。44相對于目前使用的壓漿劑，在應(yīng)用過程中有以下明顯優(yōu)勢：1、壓漿料直接加水配制，不用在現(xiàn)場稱量摻加壓漿劑，解決了壓漿劑現(xiàn)場的稱量不準(zhǔn)導(dǎo)致漿液質(zhì)量不達標(biāo)的問題；2、杜絕了施工過程的有意少加或不加壓漿劑的問題，有利于質(zhì)量管理；453、所有壓漿劑都需在使用前與水泥試配，以驗證水泥與壓漿劑的適應(yīng)性，調(diào)整壓漿劑配方后才能使用，而施工過程中水泥是存在差異的，所以使用壓漿劑時水泥與壓漿劑的適應(yīng)性問題難以有效解決。而壓漿料在工廠內(nèi)就完成解決了這個問題。4、壓漿料能更好地保證壓漿質(zhì)量，符合標(biāo)準(zhǔn)化施工的要求，各級質(zhì)監(jiān)機構(gòu)推薦和提倡使用，具有很強的導(dǎo)向性，是壓漿材料的開展方向。46技術(shù)經(jīng)濟比較表序號比較內(nèi)容傳統(tǒng)壓漿循環(huán)智能測控壓漿1排凈管道空氣普通壓漿靠漿液自流排氣，真空輔助壓漿因封錨問題難以達到真正負壓循環(huán)回路讓漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)以排凈管道內(nèi)空氣和雜質(zhì)2壓力大小及穩(wěn)壓時間控制較隨意，往往導(dǎo)致出漿口沒壓力，致壓漿不密實自動調(diào)整壓力大小，以保證全管路按規(guī)范要求的大小和時間持壓3水膠比控制現(xiàn)場材料比控制不嚴(yán)，往往通過加水改善流動性電腦自動加水，切實控制漿液性能水膠比4測試管道實際壓力損失無此功能實時測試得到管道壓力損失便于調(diào)整灌漿壓力3.3技術(shù)經(jīng)濟比較47技術(shù)經(jīng)濟比較表〔續(xù)〕序號比較內(nèi)容傳統(tǒng)壓漿大循環(huán)智能測控壓漿5壓漿工藝低進高出，壓漿過程不得中斷，排氣孔要依次打開，操作難度大封閉循環(huán)回路解決這些難題，工藝簡單，易操作6工效一次壓一孔兩孔同時壓注，工效提高一倍7壓漿記錄人工記錄，可信度低自動記錄，可真是再現(xiàn)整個壓漿過程8質(zhì)量管理真實質(zhì)量狀況難以掌握，壓漿密實與否難以查驗可進行質(zhì)量追溯，還原壓漿全過程，提高管理水平48視頻：預(yù)應(yīng)力智能壓漿工藝49壓漿現(xiàn)場3.4智能壓漿應(yīng)用效果50山西苛臨高速箱梁預(yù)應(yīng)力管道截面壓漿密實度比照左4孔智能壓漿右4孔傳統(tǒng)壓漿51智能壓漿傳統(tǒng)壓漿52鐵絲插入從以上測量可知：傳統(tǒng)壓漿梁孔道空隙深度約為：

2.5m+0.5m=3m管道內(nèi)空隙深度測量

53湖北某高速試驗過程及結(jié)果54傳統(tǒng)工藝循環(huán)工藝某廠設(shè)備聯(lián)智工藝循環(huán)工藝聯(lián)智工藝55從以上測量可知：傳統(tǒng)壓漿梁孔道空隙深度約為：

0.5m+0.4m=0.9m56

河南某高速試驗傳統(tǒng)工藝在循環(huán)智能壓漿前面3天完成壓漿，切開后孔道內(nèi)漿液未完全硬化，智能壓漿的已經(jīng)完全硬化傳統(tǒng)工藝智能工藝智能工藝57安徽某高速公路試驗結(jié)果〔東九〕58成都市二環(huán)路改造工程箱梁切梁試驗594遠程監(jiān)控系統(tǒng)6061▲遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能特點

1.將施工參與各方連成有機整體，實現(xiàn)在線信息交流；

2.對施工質(zhì)量進行遠程跟蹤、預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)、糾正和解決質(zhì)量問題；

3.實現(xiàn)遠程解決技術(shù)問題；

4.施工參與各方可施工進度、工程質(zhì)量進行統(tǒng)計分析，盡在掌握中；

5.改變質(zhì)量監(jiān)管模式，提高管理效率，實現(xiàn)信息化施工。建議建立區(qū)域性和全國性的預(yù)應(yīng)力質(zhì)量監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)。62

現(xiàn)場拍照，確保監(jiān)理、施工人員到位，實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理。63“實時跟蹤、及時預(yù)警、及時糾錯〞。64截至2021年9月，預(yù)應(yīng)力智能張拉和循環(huán)智能壓漿系統(tǒng)已經(jīng)在28個省區(qū)市的交通、市政工程等工程中得到了廣泛應(yīng)用。湖南、甘肅、青海、廣東、貴州、福建等省下文推廣。維權(quán)成了重要課題。5.推廣應(yīng)用情況65預(yù)應(yīng)力智能張拉與壓漿系統(tǒng)在湖北省的應(yīng)用★谷竹高速公路★十房高速公路★鄖十高速公路★恩來恩黔高速公路★咸通高速公路★保宜高速公路★黃鄂高速公路★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，省交通運輸廳在谷竹高速公路召開了全省交通重點工程調(diào)度會暨高速公路標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場建設(shè)推進會。省人大副主任、省交通運輸廳黨組書記林志慧強調(diào)指