懸浮式張拉技術(shù)在大跨度現(xiàn)澆梁施工中的應(yīng)用

劉俊峰

1 工程概況

某大橋?yàn)楦呒芎禈?，橋梁最大橋?6 m。上部結(jié)構(gòu)采用12 m×25 m現(xiàn)澆鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全橋設(shè)3聯(lián)。下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩、重力式臺(tái)，灌注樁基礎(chǔ)及擴(kuò)大基礎(chǔ)。

該大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁采用鋼管樁與貝雷片配合使用做支架，預(yù)壓合格后立模進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土施工，在梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后且混凝土齡期5 d后，進(jìn)行箱梁預(yù)應(yīng)力張拉?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束采用低松弛高強(qiáng)度鋼絞線，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860 MPa，彈性模量 Ep=1.95×105MPa，錨下張拉控制應(yīng)力為σcon=0.72fpk，松弛率 ρ=0.045，松弛系數(shù) ξ=0.3，公稱直徑 d=15.2 mm，公稱面積A=140 mm2。本橋現(xiàn)澆箱梁采用M15系列錨具，配套千斤頂采用YCW400B。預(yù)應(yīng)力管道采用鍍鋅金屬波紋管，摩擦系數(shù)μ=0.25，偏差系數(shù)κ=0.0015。張拉方案采用四跨一聯(lián)整體兩端張拉，縱向鋼絞線總長(zhǎng)度約100 m。

由于錨具的錨固對(duì)象是環(huán)氧樹脂噴涂鋼絞線，為保證張拉過(guò)程中環(huán)氧涂層的完好無(wú)損，因此選擇如何讓其進(jìn)行張拉是相當(dāng)重要的。考慮到鋼絞線縱向長(zhǎng)度100 m，伸長(zhǎng)量較大，一般千斤頂?shù)淖畲笮谐讨挥?0 cm，實(shí)際操作時(shí)的最大行程一般控制不超過(guò)18 cm。如此長(zhǎng)度的鋼絞線張拉，每端伸長(zhǎng)值均超過(guò)30 cm，若采用普通張拉法，要達(dá)到張拉目的，需多次倒頂。為防止反復(fù)張拉過(guò)程中夾片受損失效，本橋張拉決定采用懸浮式張拉方案。

2 懸浮張拉的基本原理

懸浮式張拉裝置包括工作錨具、限位板、壓緊器、千斤頂、支撐架、前工具錨和后工具錨等幾部分(見(jiàn)圖1)。限位板設(shè)于千斤頂與工作錨具的錨板之間，壓緊器設(shè)于限位板與千斤頂之間，而前后工具錨分別位于支撐架的前后。每次張拉過(guò)程中后工具錨夾片處于放松狀態(tài)，前工具錨夾片處于夾緊狀態(tài);在完成一個(gè)行程回油時(shí)后工具錨夾片處于夾緊狀態(tài)，前工具錨夾片處于放松狀態(tài)。如此反復(fù)，多次倒頂，直到張拉到設(shè)計(jì)張拉應(yīng)力值。由于限位板的作用，在張拉過(guò)程中工作夾片不至于退出錨孔，在回油倒頂時(shí)，工作夾片不會(huì)咬住鋼絞線，工作夾片始終處于“懸浮”狀態(tài)，從而既保護(hù)了鋼絞線，又保護(hù)了工作夾片。在張拉到位后，旋緊壓緊器螺母，壓緊工作夾片，隨后千斤頂回油放張，使工作夾片一次性錨固鋼絞線，達(dá)到張拉目的。

3 懸浮張拉施工要點(diǎn)

3.1 張拉前準(zhǔn)備工作

在現(xiàn)澆箱梁梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后且混凝土齡期5 d后進(jìn)行箱梁預(yù)應(yīng)力張拉，并作好以下工作:1)張拉千斤頂與壓力表必須校驗(yàn)好，而且千斤頂校驗(yàn)時(shí)一定要配套;2)壓同條件混凝土試驗(yàn)塊，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%;3)鋼絞線的下料長(zhǎng)度通過(guò)計(jì)算確定，先對(duì)圖紙中的所給下料長(zhǎng)度進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后，再按照設(shè)計(jì)圖尺寸加弧線長(zhǎng)度計(jì)算，此處特別注意兩端必須留有足夠的工作長(zhǎng)度，因懸浮式張拉方式較普通張拉方式增加支撐架和后工具錨長(zhǎng)度;4)集束綁扎時(shí)，每束鋼絞線必須順直，不得打結(jié)扭曲，從中間向兩端每隔1 m用扎絲綁緊，并給鋼絲束編號(hào)，其中每根用相同顏色油漆兩頭做標(biāo)記，防止錯(cuò)位，以免各股鋼絞線受力不均勻，造成張拉應(yīng)力不夠或超張拉，摩阻力增大，易發(fā)生滑絲斷絲現(xiàn)象;5)穿束前檢查管道是否通暢，鋼絞線端頭做成錐形包裹，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引預(yù)先在管道內(nèi)穿入的引索，將鋼絞線穿入;6)清除錨墊板上的水泥漿，安裝工作錨具，使之與錨墊板緊貼，裝好并利用套筒打緊工作夾片。當(dāng)混凝土具備張拉條件即可進(jìn)行張拉。安裝各部件的順序:壓緊器→限位板→千斤頂→前工具錨→支撐架→后工具錨。

3.2 安裝時(shí)注意事項(xiàng)

1)安裝工作錨具時(shí)應(yīng)當(dāng)讓其完全進(jìn)入錨墊板上的凹槽，以免張拉時(shí)工作錨具產(chǎn)生移動(dòng)。2)安裝壓緊器時(shí)應(yīng)當(dāng)注意不要讓螺桿螺得太緊，以免張拉時(shí)工作夾片不能自由滑出工作錨具上的孔道，而導(dǎo)致工作夾片和張拉出的鋼絞線產(chǎn)生摩擦，使兩者都受損。但又不能讓螺桿完全松掉，否則，工作夾片容易完全滑出工作錨具上的孔道，而導(dǎo)致張拉完成后不能完全壓緊工作夾片，夾片不能夾緊鋼絞線將導(dǎo)致滑絲。3)千斤頂在安裝時(shí)一定要安裝正確，有行程的一端應(yīng)朝外，無(wú)行程的一端應(yīng)當(dāng)頂住限位板，安裝前工具錨時(shí)最好讓油缸有2 cm～3 cm的行程，考慮到千斤頂較重一定要保證其前后與鋼絞線在同一條軸線上。4)前、后工具夾片安裝時(shí)在其表面一定要涂上退錨靈，以便回油時(shí)工具夾片能順利退出，同時(shí)要檢查工具夾片是否裂橫或絲扣受損現(xiàn)象，如有應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換;否則在張拉過(guò)程中容易發(fā)生事故。5)支撐架作為多次倒頂?shù)膫髁?gòu)件，其前端應(yīng)當(dāng)用螺桿與千斤頂上的螺桿孔連接使其與千斤頂在同一條軸線上，后端有一凹槽，后工具錨安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)完全入槽，以使支撐架受力均勻。6)由于在普通張拉方法的基礎(chǔ)上增加了支撐架和后工具錨，張拉設(shè)備的組合長(zhǎng)度較大，鋼絞線下料長(zhǎng)度應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算，保證足夠的工作長(zhǎng)度，另外各設(shè)備之間保證同一軸線也相當(dāng)重要。否則，容易導(dǎo)致各設(shè)備偏心受壓而產(chǎn)生不良后果。

3.3 張拉過(guò)程

以稻子河壩大橋左幅第三聯(lián)為例，采用四臺(tái)YCW-400B千斤頂兩端兩側(cè)對(duì)稱張拉。左幅第三聯(lián)單箱三室剖面見(jiàn)圖2。錨下張拉控制應(yīng)力 σcon=0.72fpk=0.72 ×1860=1339.2 MPa，16 束鋼絞線的錨下張拉力P=n×A×σcon=16×140×1339.2=2999.8 kN。張拉順序?yàn)橄葟埨虚g兩道腹板N2→N1→N3，然后張拉兩側(cè)兩道腹板N2→N1→N3，以保證梁體截面的受力對(duì)稱，防止側(cè)彎。要求張拉時(shí)以油壓上升一致為原則，用對(duì)講機(jī)及時(shí)報(bào)數(shù)控制，每張拉一個(gè)行程要停下來(lái)，校核總伸長(zhǎng)值。此伸長(zhǎng)值應(yīng)在張拉之前仔細(xì)復(fù)核，將兩端的工作長(zhǎng)度的影響考慮在內(nèi)。由于張拉控制力相當(dāng)大，所以張拉時(shí)要求每一級(jí)之間的間隔盡量小些，并逐級(jí)加載，這樣容易控制和在張拉過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)橋的均勻受力也相當(dāng)有利?？紤]到梁體通長(zhǎng)鋼絞線管道長(zhǎng)，定位偏差及錨口摩阻等綜合因素的影響，施工中對(duì)鋼絞線進(jìn)行超張拉3%。張拉控制程序?yàn)?0→10% δcon→20% δcon→40% δcon→50% δcon→60%δcon→80%δcon→100% δcon→103% δcon(持荷 2 min)。由于千斤頂張拉行程有限，中途達(dá)到50%δcon時(shí)，需倒頂一次。張拉完畢，量測(cè)并計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際伸長(zhǎng)值，與理論設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值進(jìn)行比較，誤差在6%范圍內(nèi)即可回油錨固。超過(guò)容許誤差，及時(shí)查找分析原因。

圖2 左幅第三聯(lián)單箱三室剖面圖

3.4 張拉時(shí)注意事項(xiàng)

1)現(xiàn)場(chǎng)由專人統(tǒng)一指揮，禁止非工作人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員必須掌握好各級(jí)張拉力、控制張拉力及相應(yīng)的油壓表讀數(shù)，以及相對(duì)應(yīng)的鋼絞線伸長(zhǎng)量。操作手必須清楚鋼束的張拉順序，嚴(yán)格按事先定好的順序進(jìn)行操作;2)張拉時(shí)采用張拉應(yīng)力和鋼束伸長(zhǎng)量“雙控”，以應(yīng)力控制為主，鋼束的伸長(zhǎng)量為校核，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)值之差控制在6%以內(nèi)，超出范圍應(yīng)停止張拉，待查明原因并調(diào)整后方可繼續(xù)張拉;3)兩端同時(shí)張拉至控制應(yīng)力后，持荷2 min，使預(yù)應(yīng)力鋼絞線在錨固前便完成部分徐變，以減少鋼束錨固后的應(yīng)力損失;4)每一階段張拉應(yīng)控制整個(gè)橋的變形觀測(cè)，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)馬上停止張拉，并及時(shí)采取措施。

4 結(jié)語(yǔ)

本橋現(xiàn)澆梁張拉施工中運(yùn)用了懸浮式張拉技術(shù)，通過(guò)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)與理論值相當(dāng)接近，獲得了良好的效果。該方法在張拉作業(yè)過(guò)程中，不易損壞鋼絞線和工作夾片，并能有效的壓緊鋼絞線，保證了鋼絞線的安全使用。這種新型實(shí)用的懸浮式張拉方式成功的運(yùn)用于大跨度現(xiàn)澆梁超長(zhǎng)鋼絞線的張拉，對(duì)于鋼絞線的安全張拉具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。

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