我國的預應力混凝土結構是在2O世紀5O年代發(fā)展起來的,最初試用于預應力鋼筋混凝土軌枕,之后預應力混凝土在全國范圍內推廣。隨著我國高等級公路和高鐵的建設,預應力混凝土技術在公路、鐵路橋梁工程中已得到普遍的應用。
但就目前預應力混凝土橋梁結構而言,主要存在以下兩個問題:(1)裂縫,由于溫度、收縮、預應力不足等原因,產生的非結構性裂縫。由于縱向鋼筋或箍筋配筋率不夠,正負彎矩或剪力產生的結構性裂縫。(2)撓度,由于預應力損失過大,或有效預應力不能準確控制,導致變形不一致,損害橋梁耐久性。預應力混凝土橋梁,在國內普遍出現(xiàn)下?lián)线^大的現(xiàn)象,特別對長期撓度控制,很難把握,很多大橋都因此停運或維修,維修費用約占新建費用的一半。
就預應力混凝土施工而言,主要存在以下問題:(l)工藝較復雜,質量要求高,因而需要配備一支技術較熟練的專業(yè)預應力施工隊伍;(2)預應力張拉控制力、反拱不易控制,影響結構使用效果。
傳統(tǒng)的張拉工藝中具體存在以下幾個問題:
1、張拉力控制誤差大:
傳統(tǒng)張拉工藝采用人工讀取機械式油壓表的方式來控制張拉力,不可避免地存在以下缺陷:(1)壓力表不穩(wěn)定,讀數(shù)誤差較大,讀數(shù)速度慢;(2)壓力表讀數(shù)后,需換算才能知道張拉力的大小,形不成張拉力的直觀概念,對控制張拉不方便;(3)加壓操作控制誤差大,分辨率低,難以精確控制張拉力。
2、預應力筋伸長值測量不準確:
目前在實際施工中,預應力筋伸長值普遍采用人工鋼尺測量,存在著讀數(shù)誤差大、測量過程慢、人為影響因素大、信息反饋不準確等問題。同時由于張拉記錄由手工完成,人工痕跡明顯,可信度低。
3、未能實現(xiàn)張拉力和張拉伸長值的雙重同步控制:
由于預應力張拉過程的復雜性,預應力張拉控制應該采用應力控制、張拉過程管理的雙重控制方法,以保證預應力結構的安全性和正常使用。在傳統(tǒng)的預應力張拉工藝中,張拉伸長值是在壓力表讀數(shù)達到預定值后,再用鋼尺人工測量得到伸長值,油壓表的讀取和預應力筋伸長值的測量由不同的人、分先后來操作完成。因此現(xiàn)有的預應力張拉工藝無法實現(xiàn)張拉力和張拉伸長值準確、實時同步的雙重控制。
綜上所述,傳統(tǒng)的預應力張拉工藝存在諸多缺陷,無法保證預應力張拉的精度,效率低下。預應力張拉精度是預應力結構安全與正常運營的首要條件,預應力張拉精度失控將造成預應力結構失效、破壞。面對相對完善的預應力結構設計計算方法,落后的預應力施工工藝與其極不相稱,施工的安全性和可靠性難以保證,成為制約預應力結構應用和發(fā)展的主要因素。因此,西安璐江橋隧設備有限公司與中鐵十三局合作充分利用現(xiàn)在成熟的高科技技術成果—計算機技術,成功研制出數(shù)字化自動控制張拉系統(tǒng),改進傳統(tǒng)的預應力張拉工藝中目前存在的問題。受到了結構工程界和應用力學界的歡迎。該系統(tǒng)通過計算機軟件及嵌入式系統(tǒng)控制實現(xiàn)預應力張拉全過程自動化,杜絕人為因素干擾,能有效確保預應力張拉施工質量,是目前國內預應力張拉領域最先進的工藝。
計算機控制系統(tǒng)具有以下特點:
(1)精度高 可保證張拉精度在2%的范圍內,較常規(guī)預應力施工工藝大大提高張拉精度。能很好的保證設計意圖,在預應力混凝土結構中有著廣泛的應用前景。
(2)效率高 張拉過程數(shù)字化,將施工人員由原來的5人減少到3人,可以克服人工操作的低效問題,使得施工快捷簡便。
(3)可實現(xiàn)預應力張拉的雙控 張拉過程中,張拉力和張拉伸長值同步顯示在數(shù)顯儀表上,系統(tǒng)內控制器對張拉力和張拉伸長值同時進行識別和控制,實現(xiàn)張拉力和張拉伸長值實時雙重同步控制。