淺析二次張拉鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)

吳小陸 許斌

（中鐵大橋局集團(tuán)第三工程有限公司，廣州 花都 510800）

淺析二次張拉鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)

吳小陸 許斌

（中鐵大橋局集團(tuán)第三工程有限公司，廣州 花都 510800）

通過采用二次張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固系統(tǒng)在工程上的施工實(shí)例，初步介紹了豎向預(yù)應(yīng)力采用二次張拉鋼絞線的設(shè)計(jì)及施工工藝，總結(jié)了二次張拉鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)。通過工程實(shí)例，實(shí)踐證明了二次張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固系統(tǒng)施工工藝在工程中的可行性，尤其是二次張拉鋼絞線基本無回縮產(chǎn)生，達(dá)到了低回縮、高效率的目的，產(chǎn)生的較好的經(jīng)濟(jì)效益和施工簡易性，確保了工程后期運(yùn)營質(zhì)量。

豎向預(yù)應(yīng)力；錨固系統(tǒng)；二次張拉；鋼絞線

1 工程概況

騮崗涌特大橋位于廣州市番禺區(qū)東涌鎮(zhèn)境內(nèi)，起于 K1+481.000，終于 K2+717.000，橋梁總長1236m，為本項(xiàng)目跨越騮崗水道的一座特大型橋梁。騮崗涌為沙灣水道的分支流，下游與欖核河、西樵水道匯合流入蕉門水道。橋梁中心線與水流方向斜交角225°，距上游沙灣水道約8.0km，距下游蕉門水道匯合點(diǎn)處8.3km。

騮崗涌特大橋國道主干線廣州繞城公路南環(huán)段騮崗涌特大橋主橋?yàn)檫B續(xù)鋼構(gòu)橋，跨徑布置為75m+130m+75m，主梁采用C55砼，半幅橋?qū)?6.25m，采用單箱單室箱型斷面，其中箱寬7.8m，兩側(cè)翼緣板懸臂長4.225m，主梁根部梁高7.5m，跨中及邊跨端部梁高3.2m。

主梁按預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用三向預(yù)應(yīng)力體系，包括縱向預(yù)應(yīng)力、橫向預(yù)應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力。其中，豎向預(yù)應(yīng)力摒棄傳統(tǒng)的精軋螺紋鋼YGM錨固體系，采用新型的二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)的施工工藝，達(dá)到了預(yù)期效果。

2 新型錨固系統(tǒng)特點(diǎn)

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)是一種新型的預(yù)應(yīng)力筋錨固體系，不同于傳統(tǒng)的精軋螺紋鋼YGM錨固體系，也不同于夾片式鋼絞線錨固體系，它具有其自身的特點(diǎn)，只要在施工中掌握相應(yīng)的施工要點(diǎn)，就能確保發(fā)揮這一新型錨固體系的優(yōu)勢，從而確保豎向預(yù)應(yīng)力（含中短預(yù)應(yīng)力束）永久應(yīng)力穩(wěn)定可靠，做到孔道壓漿密實(shí)飽滿，達(dá)到提升橋梁安全性能的目的。

3 新型錨固系統(tǒng)工藝

3.1 新工藝簡介

鋼絞線預(yù)應(yīng)力筋二次張拉低回縮工藝是針對中短預(yù)應(yīng)力束錨固系統(tǒng)在張拉放張后，產(chǎn)生的回縮對預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)永存預(yù)應(yīng)力損失過大的工況專門研究開發(fā)的一種新型鋼絞線低回縮高效率的預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)。它錨固鋼絞線的錨固理論錨固回縮值小于1mm，預(yù)應(yīng)力損失很小，是目前中短束預(yù)應(yīng)力筋有效永存預(yù)應(yīng)力損失最小的錨具品種之一。

3.2 舊工藝的缺陷

在一些橋梁的實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，常有豎向預(yù)應(yīng)力筋永存預(yù)應(yīng)力不到位的情況，甚至在施工完成以后，有的預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)無預(yù)應(yīng)力。同時(shí)由于箱梁橋高度有限，對施工要求高，稍有不慎，豎向預(yù)應(yīng)力可能會(huì)損失過半，這對箱體的受力是極為不利的。

從大量的實(shí)際施工橋梁調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，主要問題是豎向預(yù)應(yīng)力采用的精軋螺紋鋼YGM錨固體系豎向預(yù)應(yīng)力存在如下缺陷：

3.2.1 放張時(shí)存在鋼筋回縮損失，主要原因在于鋼筋上的螺紋與螺母間隙及變形、螺母與墊板的接觸面存在夾角，導(dǎo)致實(shí)際回縮量損失大大超出規(guī)范。上述特點(diǎn)往往導(dǎo)致豎向預(yù)應(yīng)力效果差。

3.2.2 精軋螺紋鋼YGM錨固體系由于力筋是剛性索，對施工安裝錨固螺母、預(yù)應(yīng)力粗鋼筋、錨墊板三者安裝精度要求相當(dāng)高，否則造成放張時(shí)錨固螺母擰不到位，是傳統(tǒng)錨固體系永存預(yù)應(yīng)力極難保證穩(wěn)定，且易發(fā)生隨即變化的一個(gè)重要原因。

3.2.3 在實(shí)際工程中，精軋螺紋鋼被拉斷的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，精軋螺紋鋼一旦拉斷，無法補(bǔ)救，危害也很大。

3.2.4 豎向預(yù)應(yīng)力筋普遍存在壓漿質(zhì)量不好，管道壓漿不密實(shí)等通病存在，也為傳統(tǒng)錨固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力損失留下了后患。

3.3 新工藝的形成

箱梁橋腹板的豎向預(yù)應(yīng)力是為控制箱梁橋腹板開裂而設(shè)計(jì)的，許多專家、學(xué)者的文獻(xiàn)也都強(qiáng)調(diào)了豎向預(yù)應(yīng)力在箱梁橋結(jié)構(gòu)中的顯著作用。工程實(shí)例也證實(shí)：沒有設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力的箱梁腹板開裂更加明顯，甚至在施工期間就出現(xiàn)了裂縫；有的雖然設(shè)置了豎向預(yù)應(yīng)力，但由于預(yù)應(yīng)力損失大，管道壓漿不密實(shí)，以及溫度應(yīng)力、混凝土的收縮和徐變等諸多因素，仍然不能抑制腹板斜向裂縫的出現(xiàn)。

中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院曾對建成的部分大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)等連續(xù)梁式橋進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁式橋存在的突出問題是混凝土結(jié)構(gòu)開裂。而縱向預(yù)應(yīng)力束布置和豎向預(yù)應(yīng)力的大小對箱梁橋腹板斜裂縫的控制等起著主要作用。

針對精軋螺紋鋼YGM錨固體系存在的缺陷，將二次張拉預(yù)應(yīng)力錨固體系應(yīng)用于箱梁橋腹板，作為豎向預(yù)應(yīng)力，使豎向預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力效率大大提高，預(yù)應(yīng)力損失很小，時(shí)效松弛應(yīng)力損失也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于精軋螺紋鋼力筋，加上壓漿工藝的優(yōu)化改進(jìn)，孔道壓漿密實(shí)飽滿，粘結(jié)握裹力好，克服了精軋螺紋鋼YGM錨固體系存在的不足。同時(shí)，工程造價(jià)同比降低，工程安全性卻明顯提升。

3.4 新工藝優(yōu)勢及應(yīng)用

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)低回縮、永存預(yù)應(yīng)力損失小的顯著特點(diǎn)，為廣泛應(yīng)用于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、剛構(gòu)--連續(xù)組合體系等橋梁豎向預(yù)應(yīng)力提供了理論依據(jù)，從而克服傳統(tǒng)的精軋螺紋鋼YGM錨固體系回縮大導(dǎo)致永存預(yù)應(yīng)力損失大的缺陷。

二次張拉鋼絞線低回縮錨具在施工中還可以根據(jù)工程特殊需要，方便準(zhǔn)確調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際有效永存預(yù)應(yīng)力，它的這一特性可廣泛應(yīng)用于各種試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)中，還可應(yīng)用于鐵路梁橫張預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)、斜拉索塔身周向、橫向預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)、邊坡錨固預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)及其他各種較短束預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)中，限于篇幅，本文僅對二次張拉鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)進(jìn)行淺析，以作探討。

4 新型錨固系統(tǒng)施工

4.1 新工藝結(jié)構(gòu)原理

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)由固定端墊板、P錨、固定螺旋筋、鋼絞線、波紋管、張拉端墊板、張拉端錨具和張拉端螺旋筋組成。固定端墊板、張拉端墊板組件和混凝土共同構(gòu)成了承力架構(gòu)，P錨固定鋼絞線。

工作錨環(huán)設(shè)計(jì)成外圓全螺紋，軸向布置若干個(gè)錐孔，錨環(huán)外螺紋與支承螺母相連接，夾片軸向安裝在錨環(huán)錐孔內(nèi)。

第一次張拉鋼絞線至張拉設(shè)計(jì)控制荷載，放張時(shí)，夾片自動(dòng)跟進(jìn)夾緊鋼絞線進(jìn)行自錨固；第二次將工作錨環(huán)通過連接桿整體張拉至設(shè)計(jì)荷載值，向張拉端墊板側(cè)擰緊支承螺母，放張后，錨環(huán)由支承螺母支承在張拉端墊板上，預(yù)應(yīng)力筋無回縮產(chǎn)生，從而消除第一次張拉鋼絞線錨具回縮值，達(dá)到提高預(yù)應(yīng)力效率的目的。

4.2 第一次張拉安裝

首先應(yīng)了解工程設(shè)計(jì)中對預(yù)應(yīng)力束的張拉要求，例如每束預(yù)應(yīng)力筋鋼絞線的根數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度、橫截面積數(shù)值、控制應(yīng)力、要求的張拉伸長量值、錨具的回縮值等，然后根據(jù)標(biāo)定后的"油壓值-張拉力"標(biāo)定值確定控制應(yīng)力的油壓值。

待養(yǎng)護(hù)齡期滿足設(shè)計(jì)要求后，準(zhǔn)備第一次張拉工作。將工作錨環(huán)自鋼絞線束端部套上，并推至錨墊板處，對準(zhǔn)止口固定；安裝工作錨環(huán)、夾片；安裝限位板，限位板應(yīng)按錨板尺寸設(shè)計(jì)，與錨板的孔相對應(yīng)配合；安裝千斤頂，將千斤頂前端蓋支承口套在限位板的外面，這時(shí)千斤頂即可同軸對中；將工具錨安裝在活塞端部的支承止口上。

按照一般低松弛鋼絞線預(yù)應(yīng)力的張拉工藝完成對豎向預(yù)應(yīng)力的第一次張拉，第一次張拉放張后，由夾片進(jìn)行自錨固。

4.3 第二次張拉安裝

根據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉施工方案要求，檢查第一次張拉施工是否按照規(guī)定完成，檢查第一次張拉施工是否達(dá)到錨固質(zhì)量要求，如符合要求，方可進(jìn)行二次張拉，否則，應(yīng)采取措施按照規(guī)范要求對第一次張拉進(jìn)行檢查，使第一次張拉合格。

第二次張拉安裝時(shí)按照順序安裝張拉支架、連接套、張拉桿、定位墊板和連接螺母，將工作錨環(huán)進(jìn)行整體拉起，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力要求后持荷2min，再擰緊支承螺母，使支承螺母支承在張拉端墊板上。

4.4 孔道壓漿、封端

孔道壓漿、封端按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）執(zhí)行。

4.5 二次張拉注意事項(xiàng)

4.5.1 在進(jìn)行第一次張拉時(shí)，必須將工作錨環(huán)與張拉端墊板清掃干凈，同時(shí)將支承螺母擰起，確保第一次張拉完成后，工作錨環(huán)與張拉端墊板能緊貼密實(shí)，防止受力不均和預(yù)應(yīng)力損失。

4.5.2 在進(jìn)行第二次張拉時(shí)，工作錨環(huán)整體拉起后，必須將支承螺母向下擰緊擰死，使支承螺母與張拉端墊板緊貼密實(shí)。

5 結(jié)束語

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，各類橋梁的施工日漸增多。由于豎向預(yù)應(yīng)力的普遍應(yīng)用，對腹板斜向裂紋的控制取得了一定的效果，但是傳統(tǒng)精軋螺紋鋼YGM錨固體系的應(yīng)用對后期永存預(yù)應(yīng)力存在一些不可避免的缺陷，工藝的改進(jìn)迫在眉睫。

相比傳統(tǒng)精軋螺紋鋼YGM錨固體系，二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)施工工藝以其安全穩(wěn)定性強(qiáng)，費(fèi)用省，工程安全性好，低回縮高效率等特點(diǎn)，在避免腹板斜裂紋的出現(xiàn)方面效果明顯，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全預(yù)期。通過在騮崗涌特大橋腹板豎向預(yù)應(yīng)力中的應(yīng)用，筆者發(fā)現(xiàn)，即使對于由于縱向預(yù)應(yīng)力張拉所產(chǎn)生的腹板斜裂紋，在該節(jié)段豎向預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后，裂紋基本完全閉合，且閉合效果非常好。其在工程實(shí)例中的成功應(yīng)用充分證明，也為其他橋梁腹板豎向預(yù)應(yīng)力錨固體系的設(shè)計(jì)及施工提供了一個(gè)可參供的重要價(jià)值依據(jù)。

吳小陸，女，工程師，1977年10月出生，2000年6月畢業(yè)于華中科技大學(xué)，學(xué)士學(xué)位。

許斌，男，助理工程師，1983年2月出生，2006年6月畢業(yè)于山東理工大學(xué)，學(xué)士學(xué)位。