宣城华安路桥工程监理有限公司 安徽宣城 242000
摘要：分析目前我国公路桥梁预应力张拉施工中存在的问题，介绍一种用于预应力精细化施工的监控系统。实践证明，该系统测量精确、性能稳定、操作便捷，对于确保工程质量具有重要意义，具有极大的推广应用价值。
关键词：预应力张拉;精细化施工;质量监控
引言
桥梁建设中，预应力混凝土技术应用较为广泛，其对桥梁的结构力学性能与承载能力的提高具有重要作用。预应力张拉技术常应用于建筑工程混凝土钢绞线，为了提高其承受外界负载能力，增加抗压、抗形变效果，减少混凝土裂缝，在其未施加外界负载时，对钢绞线适当部位预先施加的拉力。
一、桥梁预应力传统施工工艺存在的问题
目前，桥梁预应力张拉基本上是由油泵驱动千斤顶来进行，通过油泵上的压力表示值来换算钢绞线的荷载，用钢板尺测量千斤顶活塞行程来计算钢绞线的伸长量。若需要两端或者多点对称、同步张拉时，一般采用喊话、打手势或步话机等方式来完成。桥梁预应力传统施工工艺所需的设备造价低廉、操作简便，但存在如下隐患和问题:1)张拉力控制误差过大。由于人为误差和油压表指针左右摆动的原因，要想精确获取油压表示值非常困难，且油压表读数不能直观反映张拉荷载，不便于进行张拉控制。2)钢绞线伸长值测量不准确。用钢板尺测伸长量，存在人为影响因素大、测量过程慢、信息反馈不准确等问题，且存在安全风险。3)不能实现张拉力和伸长值的双重同步控制。张拉施工时，一般是一位操作人员负责操作油泵并读油压表示值，一位操作人员负责测量伸长量并记录数据，这就使得油压表示值和钢绞线伸长值不是在同一时间点上获得的，即便发现钢绞线超张拉也难以补救。4)千斤顶、张拉油泵与油压表的标定所需次数多，标定结果不易保持。JTJ041—2000《公路桥涵施工技术规范》第12．8．1条对张拉设备的标定作了具体要求，张拉设备的频繁标定不但增加额外费用，而且会降低施工效率。5)检验预应力筋实际应力困难。目前在少数实际施工中，采用反拉方法来检测钢绞线的实际预应力，但这种方法抽检比例不高，而且反拉对钢绞线和夹片都是2次损伤，一般不予提倡。6)张拉资料可信程度低。钢绞线的张拉都是在弹性范围内进行，其荷载与伸长值为线性关系，即使张拉过程中发现问题，在事后整理张拉资料时也可以篡改。因此，查阅张拉记录就根本不会有张拉不合格的梁体，张拉资料已经失去了客观记录和追溯的意义。
二、桥梁预应力张拉精细化监控系统方案设计
（一）系统工作流程
现场施工监控过程的工作流程为:现场控制器将张拉主机采集的现场拉力、伸长量等数据通过无线传输设备同步存储，并根据采集的数据做出智能判断向张拉主机发出控制命令，改变现场主机参数，实现预应力张拉力大小的控制，整个张拉过程主要包括以下四个阶段:①初应力张拉控制阶段;②2倍初应力张拉控制阶段;③预设长拉力控制阶段;④卸荷锚固自动控制阶段。
（二）系统需求分析
根据国家对于预应力张拉环节的控制规定，桥梁、公路等建筑施工过程中对监控系统的要求主要有:①对预应力施工过程实现精细控制，误差范围应保持在国家规定范围以内;②实时监测钢筋长度变化量，实现预应力与钢筋伸长量的双重控制;③系统可自动生成张拉力与伸长率的等历史数据表格;④确保张拉环节各个节点技术指标负荷国家规定;⑤可实现施工现场的远程监控，实时监测预应力施工情况。
（三）系统总体结构
本文设计的桥梁预应力张拉监控系统如图1所示，系统的主要构成有现场预应力张拉设备控制系统与远程预应力监控平台构成，其中现场预应力张拉设备控制系统主要设备有:预应力数控智能张拉主机、控制器、千斤顶等辅助构件组成;远程监控平台主要由工程服务器及各个监控单位监控主机构成，可实现施工现场数据的同步传输与监控。
三、预应力张拉精细化施工监控系统信息管理平台设计
（一）架构选择
C/S架构和B/S架构构成了WEB开发过程中的两种架构。C/S架构是在专用服务器上布设安装开发的专用软件，通过安装在客户机上的客户端软件进数据的显示、处理、存储等操作。客户端软件如果没有安装在计算机上，客户就不能使用该服务器客户端，为了能够通过更多样的形式实现用户对客户端的访问，往往采用B/S架构通过浏览器和服务器都将能够访问客户端，而这种改变是基于互联网技术的发展形成的，在主体软件架设好之后，客户只需登录网络浏览器，就可以进行访问和数据信息的查看提取。服务器有能力进行数据处理，基于客户端发起的请求，背景将是一系列的操作，然后把结果返回给客户端，客户端的请求作出响应。浏览器通常使用国际统一标准（HTML）编写的网页，使用不同的技术在不同的编程语言都可以嵌入，对数据的处理是一个简单的过程[39]。B/S架构减小了客户端计算机上的运行负担，有效降低了系统维护和升级的成本，减少许多工作量，因此特别适合发布类的应用程序，用于访问和通过不同的接入方式，在不同的位置操纵公共数据库，能够进行数据访问和管理平台，有效地保护和加强服务器数据库的安全性[40]。和C/S架构相比，B/S架构拥有自己独特的优势：①TCP/IP协议使Web网络和大多数局域网都能够无缝连接，解决了不同结构的系统之间的连接问题。②系统放开了用户访问的数量限制，极大地提高了系统开放性。③系统集中性好，更容易维护和扩展。④使用统一的用户界面使得操作变得相对简单。基于上述比较，本系统的后台信息管理软件采用B/S架构进行设计搭建。
（二）GPＲS无线通信系统
本系统选用短距离微功率无线数据传输芯片实现现场控制器与张拉主机的数据通信，综合无线数据传输芯片的编码方式、外围原件数量、功耗及发射功率等指标选择泰达DTD465作为系统无线通信模块。GPＲS无线通信技术是端对端的无线网络传输技术，张拉主机的GPＲS模块通过公网入口与服务GPＲS支持节点连接，再通过GPＲS骨干网络节点与GPＲS网关支持节点连接，最后通过Internet网与现场控制器的数据中心通信。GPＲS数据通信流程为:初始化发送程序———连接服务器———进入程序循环体，等待GPＲS模块被唤醒———封装信息———发送数据———检查是否发送完成———重新进入循环体。
（三）各模块电路设计
本文以控制器的存储模块电路、接口电路为例分析张力主机控制电路。本系统选用NorFlash与NandFlash“闪存”作为系统存储模式，采用的存储芯片为SST公司生产的SST39VF1601芯片与三星公司生产的K9F1G08芯片，SST39VF1601芯片具有较高的传输速率，可直接运行，但存储空间虽小;SST39VF1601传输速率虽然不高却有较大存储空间，因此本系统将设备初始化程序写入NorFlash，将系统及应用程序写入NandFlash。JTAG接口电路是一种国际标准的芯片内部测试协议，标准的JTAG接口为4线:TMS、TCK、TDI、TDO，其代表的含义分别为:TMS:模式选择线路;TCK时钟选择线路;TDI数据输入线路;TDO数据输出线路。本文利用一个双排针母座与几个10K电阻设计了简易的JTAG接口电路。
结语
通过对桥梁预应力张拉工艺中的操作误差大、设备精度低、负荷持续时间地等问题，提出了基于无线通信的桥梁预应力张拉精细化监控系统，结合AVＲ单片机、传感器测量、GPＲS无线通信技术实现了桥梁预应力张拉力与位移量的测量与实时监控，对于提高桥梁预应力张拉施工工艺水平、减少操作误差、改善现场施工效果提供了新思路。
参考文献
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[2]李孝兵，田士强，陈化祥.预应力张拉监测设备在桥梁施工中的应用ε0公路交通科技(应用技术版)，2012，1:139－141.
[3]赵福荣.浅析智能张拉工艺在悬浇箱梁施工中的应用ε0江西建材，2015，9:176－179.