智能张拉系统的应用与研究
蔺晓东 王申
[摘要]智能张拉系统的精度高和稳定性强，排除人为因素干扰，有效确保预应力张拉施工质量，是目前国内预应力张拉领域最先进的工艺。可推动我国结构物服役可靠性的提升和使用寿命的延长。
[关键词]智能张拉；预应力；科学发展、安全发展；全寿命周期
一、引言
经过改革开放30多年的发展，我国公路桥梁建设取得了举世瞩目的成就。截至2014年底，我国公路桥梁总数已达75.71万座，4257.89万延米。交通运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，如何保障桥梁的安全性、耐久性和使用功能已成为目前桥梁工程界的巨大挑战。传统的预应力张拉控制方法由于受监测方法的限制，其精度根本无法保证，严重影响有效预应力的建立。如何严格控制有效预应力的大小及其不均匀度，确保桥梁预应力张拉施工质量符合设计和规范要求，是解决桥梁预应力病害问题的最有效的方法，具有重大的现实意义。
二、智能张拉系统概念
智能张拉是指不依靠工人手动控制，而利用计算机智能控制技术，通过仪器自动操作，完成钢绞线的张拉施工。随着传感技术、通讯技术、计算机技术和控制方法的发展，通过制造复合力传感器、智能控制仪，通过计算机（或PLC）控制张拉油泵和千斤顶，利用测力传感器和位移传感器的测量数据反馈，实现预应力同步和精确张拉，同时对张拉过程数据进行储存，可随时调看历史数据，主要应用范围包括后张梁、先张梁、地锚索和锚固试验等领域。
三、智能张拉系统应用
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，主要由预应力智能张拉仪、智能千斤顶、远程控制主机、高压油管等组成，以应力为主，伸长量为辅，通过传感技术采集每台张拉设备（千斤顶）的张拉力和钢绞线的伸长值（含回缩量）等数据，实时将数据传给控制主机进行判断，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，由控制主机发出指令，同时控制每台设备的每一个机械动作，自动完成整个张拉过程。
3.1预应力张拉仪
设备为超高压动力输出设置，主要是为结构物的张拉装置（千斤顶）提供可靠、稳定的提升动力，具有提升、保压、回程等功能，能够精准的实现程序设定的命令，通过无线通讯接口确保数据通讯的可靠交互。
3.2智能千斤顶
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，可广泛应用于各类预应力施工，具有精度高、误差小、里程大、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，自身附带电子位移传感器，用于千斤顶油缸伸长量的测试。
3.3远程控制设备
采用局域网WIFI连接计算机与智能张拉仪，利用无线网卡，使用方便快捷，性能可靠。统一建设方、监理、施工、检测单位于同一平台，能实时进行交互，突破了地域限制，及时掌握预应力施工质量情况，实现“实时跟踪、智能控制、及时纠错”。
3.4高压油管
油管包括进油管、回油管，构成千斤顶提升、回程的油路。
四、智能张拉系统工作原理
智能张拉系统操作简单，界面人性化，适应各种施工场地环境。借助智能张拉系统，可自动读取结构物参数，智能计算张拉过程的压力值，无线控制油泵的进退油，实时无线采集油压与位移信息，自动生成预应力张拉记录表等功能。全程无需人工干预，且具有错误纠正、数据同步、张拉审核等张拉过程控制，核心是在预应力张拉控制和施工技术总结的基础上，通过计算机来控制张拉施工过程，完全改变了传统的通过人工来操纵油泵进行张拉操作，真正地实现了张拉的同步性控制。
施工单位根据系统预先设定的不同账号和使用权限，通过智能张拉系统平台，输入张拉结构物编号，即可提取张拉要素，在填写相关信息之后，提交张拉申请，系统将通过计算系统自动计算张拉力和伸长值控制值，一切张拉准备就绪，由监理审核批准后，启动“张拉施工控制”智能张拉系统平台界面。由智能张拉系统输出液压油量控制信息，通过专用千斤顶液压终端来达到智能控制张拉的目的。张拉完成后数据自动上传，通过智能张拉平台系统，施工单位、监理、业主可以根据预先设定的用户权限登录平台系统，对整个张拉进度、延伸率等过程进行全面控制了解。如有不符合质量要求，系统将及时预警，并提供预应力张拉控制“平均张拉力”和“理论伸长量”分析指标，分析原因，及时积累数据，积累工程经验。
五、智能张拉系统关键技术及措施
智能张拉是个系统工程，既借鉴传统张拉设备的特点，又考虑其独有的特性；既考虑新设备要求，又符合项目管理既有流程和管理方式；既考虑设备的先进性，又考虑应用者的操作水平。因此，智能张拉设备是在电脑控制同步顶升设备和各类成熟技术的基础上，根据预应力张拉技术要求和自动张拉的新特点而设计研发出来的。
六、智能张拉系统运行技术
系统可以精确控制张拉施工中的预应力施加及预应力筋的伸长值变化，客观保持张拉施工全过程记录，直观反映施工过程中的加荷、卸荷速率、张拉分级及持荷时间、夹片回缩等关键信息，便捷实现对称同步张拉，还可以利用系统专业配套软件将现场采集数据进行处理，并生成带有防伪功能的报告。报告含有预应力施工的所有信息，包括具体的施工时间、张拉全过程的荷载-伸长量过程线、荷载-时间过程线、伸长量-时间过程线、施工进行时的最大荷载和伸长量等。仅需简单分析报告中的信息，如加载卸载速度、分级加载持荷时间、油泵千斤顶性能优劣等，就可以迅速判断预应力施工是否规范，对发现问题予以纠正和全面指导。此外，该报告采用动态数字水印技术进行加密处理，可有效防止数据被人为篡改，从源头上确保施工数据的可信度，同时也能进一步增强施工质量意识，确保施工质量。
七、结论
综上所述，智能张拉系统坚持科学发展、安全发展的观念，在运行使用的过程中不仅满足了质量安全和经济耐久，而且促使预应力张拉更加自动化、信息化和一体化。降低了施工中人为因素的影响，减少了张拉施工的误差，更加注重全寿命周期，更好地服务于国家经济社会发展和人民群众的安全便捷生活，具有重要的意义。
参考文献
[1]唐钱松.T梁预应力智能张拉精细化施工工艺及施工控制.公路工程，2011.36（4）：155-157
[2]邓年春.预应力智能张拉系统研究及其工程应用.预应力技术，2014.104：24-25
[3]姜海西.SPB-A型全自动智能张拉设备的研制.中国市政工程，2011.156（6）：74-77
[4]廖强，罗斌，饶枭宇.桥梁预应力张拉精细化施工监控系统（AS-10系统）的工程应用，2011.12（6）：72-74
[5]任荣.预应力智能张拉压浆施工技术.华东科技：学术版，2015，10（4）：163-165
