主纜在錨碇處錨固預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)防松裝置研究

賀恩明，徐風云，周之清，李疑

（1重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶400013；2重慶交通大學，重慶400074；3重慶建工集團股份有限公司，重慶401122；4重慶市江北區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶400020）

主纜在錨碇處錨固預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)防松裝置研究

賀恩明1，2，徐風云2，周之清3，李疑4

（1重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶400013；2重慶交通大學，重慶400074；3重慶建工集團股份有限公司，重慶401122；4重慶市江北區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶400020）

隨著大跨徑橋梁的發(fā)展，懸索橋在大江大河上廣泛建造，其主纜的錨固體系也各有千秋，但耐久性方面仍在不斷研究。該文將依托重慶三環(huán)高速公路涪陵青草背長江大橋，介紹不可更換的錨碇預(yù)應(yīng)力錨固體系為增加錨固安全系數(shù)而增設(shè)防松裝置的背景、裝置研究以及如何施作。該項目成功實施，值得在類似橋梁設(shè)計、施工中借鑒與推廣。

涪陵青草背長江大橋；主纜錨固；預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)；防松裝置；夾片錨

1　概況

重慶涪陵青草背長江大橋為主跨788m的單跨懸索橋，由兩根主纜和兩岸錨碇作承重體系，每根主纜由88根束股組成，每根束股通過連接器與錨碇中預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)進行連接，即在前錨面位置拉桿一端與索股錨頭上的錨板相連接，另一端與被預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于前錨面的連接器相連接。索股錨固拉桿構(gòu)造采用單錨頭類型，由2根拉桿和單索股錨固連接器構(gòu)成，如圖1所示。

圖1　主纜錨固體系構(gòu)造示意圖

錨碇中上、下游側(cè)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)為88束預(yù)應(yīng)力，呈空間布置，與主纜束股一一對應(yīng)。每束預(yù)應(yīng)力采用16Φs15.2高強低松弛、環(huán)氧涂層鋼鉸線及特制15-16型錨具，其張拉控制應(yīng)力為0.71fpk=1320.6MPa，張拉控制力為3043kN。

2　增設(shè)防松裝置的背景

懸索橋主纜是整座大橋的生命線，而主纜在錨碇處的錨固是主纜的根，是重中之重［1］。在眾多懸索橋的主纜錨固中，有鋼結(jié)構(gòu)錨固體系、預(yù)應(yīng)力錨固體系等，對于預(yù)應(yīng)力錨固體系，有可更換式和不可更換式。涪陵青草背長江大橋的主纜錨碇處錨固預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)最初設(shè)計為可更換式，預(yù)應(yīng)力鋼絞線為環(huán)氧涂層鋼絞線、夾片錨［2］。采用夾片錨固若干年后，可通過更換預(yù)應(yīng)力索進行重新錨固，不存在夾片錨百年壽命問題。

施工期間，考慮大橋營運后期更換預(yù)應(yīng)力索的操作復(fù)雜性［3］，經(jīng)參建各方會議紀要確定將主纜錨碇處錨固預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)更改為不可更換式，錨碇混凝土體內(nèi)預(yù)應(yīng)力改成混凝土注漿錨固，而其它方面未作調(diào)整。

懸索橋的主纜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線+夾片錨建立的預(yù)應(yīng)力體系，與常規(guī)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力體系有一定區(qū)別，即在主纜荷載的變化下，夾片錨反復(fù)受荷載作用，容易使夾片疲勞受荷發(fā)生松馳，造成錨固應(yīng)力損失，目前國內(nèi)還沒有使用百年而夾片不發(fā)生松馳的經(jīng)驗［4-6］。由于本橋的主纜錨固預(yù)應(yīng)力體系由原來的可更換式調(diào)整為不可更換式，而鋼絞線仍為環(huán)氧涂層鋼絞線，為增強夾片錨的錨固安全系數(shù)，保證整個錨碇系統(tǒng)安全可靠，施工單位提出了在現(xiàn)有夾片錨的基礎(chǔ)上，增加防松裝置。

3　防松裝置設(shè)計

為保證防松裝置增設(shè)的效果，施工單位聯(lián)合了生產(chǎn)、科研等單位進行了研究，完善了防松裝置設(shè)計。具體的防松裝置設(shè)計為：在現(xiàn)有夾片錨的基礎(chǔ)上，將鋼絞線預(yù)留35cm長度后安裝擠壓墩頭錨（設(shè)承壓板和限位裝置）；同時將防護罩加長至44.7cm，向罩內(nèi)注入特殊錨固材料（FASTEN1000A型和FAS-TEN1000B型按4：1比例配制）。待材料凝固并達到設(shè)計強度，即達到了錨固防松裝置永久防松的效果。見圖2。

圖2　防松裝置構(gòu)造圖

增設(shè)防松裝置后，整個錨固體系被封閉在鋼盒與高強度錨固體內(nèi)，在高強錨固體的作用下，鋼鉸線無法回縮，同時也避免了腐蝕，達到了永久防松的效果，可保證大橋百年安全。方案設(shè)計后，該公司在施工現(xiàn)場進行了一組工藝試驗（工藝試驗方案見圖3），進一步驗證防護方案的有效性。通過試驗，當達到120%錨固值，也就是3650kN時，錨頭末端絞線無滑移，無異常情況，即防松裝置能保證錨固效果能滿足設(shè)計和使用要求。

圖3　前錨面防護工藝試驗

同時業(yè)主單位還特邀了國內(nèi)懸索橋知名專家進行論證，專家認為本防松裝置設(shè)計合理，達到了對主纜錨固體系的永久性防腐和防松的目的，具有較高的實用價值。

4　防松裝置施工技術(shù)要求

（1）施工前，清理錨板、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、夾具上的施工殘渣和鐵銹，在距離錨板350mm的鋼絞線上劃線做標記。用砂輪切割機在鋼絞線的標記處切割鋼絞線，切的時候要盡量使16根鋼絞線端部齊平（如圖4所示）。

（2）打磨鋼絞線表面環(huán)氧涂層，首先用磨光機將16根外露絞線的端部逐根倒角；然后，用環(huán)氧涂層專用打磨機打磨掉鋼絞線端部的環(huán)氧涂層。打磨時使打磨機前后往復(fù)移動，正反轉(zhuǎn)交替打磨。環(huán)氧涂層磨除長度應(yīng)大于10cm。

（3）將承壓板套入鋼絞線，推至夾片處，然后在鋼絞線端部制作擠壓錨。擠壓錨制作時，作16根鋼絞線的擠壓機定位標記（定位工具：擠壓頂頭、油漆筆），并使用專用工具使鋼絞線分層，騰出擠壓機操作空間，按先內(nèi)層、后外層的擠壓順序進行擠壓。安裝擠壓襯和擠壓套時，必須使擠壓襯完全進入擠壓套內(nèi)；擠壓機就位注意觀察定位標記，必須使擠壓機頂頭達到定位標記線；開動油泵，進行擠壓（擠壓油壓一般在10～15MPa，若超過20MPa，立即停止，查明原因，防止擠壓好的擠壓套與錐形模芯產(chǎn)生干涉）。

（4）1束鋼絞線擠壓完后，用清潔劑清除擠壓套上累積的脫模劑，然后把承壓板拉回至擠壓套處，套上固定板，用3個M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定承壓板。錨頭制作見圖5。

圖4　切除端部鋼絞線

圖5　錨頭制作實物圖

（5）灌錨操作。第一步，安裝保護罩時，要把保護罩上灌漿管端蓋擰出，在灌漿管螺紋上纏2～3圈密封膠帶，套上300mm長的橡膠軟管，橡膠軟管另一端套上專用漏斗，防止漏漿；第二步，調(diào)配特殊的錨固材料時，必須按確定的比例進行稱量調(diào)配，灌注前須不停地對配置的錨固材料進行攪拌；第三步，漿體灌注時，扶正橡膠軟管和漏斗（確保專用漏斗的喇叭口豎直朝上），如圖6所示。當錨固材料從排氣孔滲出時立即停止灌注，并用活節(jié)螺栓將排氣孔封好。拔出專用漏斗，清理殘留的錨固材料，將橡膠軟管的管口用鉛絲綁扎并系在活節(jié)螺栓孔上，同時使橡膠軟管管口朝上。

圖6　灌注錨固材料

（6）收尾工作。待灌注錨固材料靜置24h后，剪斷綁扎橡膠軟管的鉛絲，用切割機順著灌漿管端部把橡膠軟管割除，殘留在灌漿管的橡膠軟管用刀片去除，最后將灌漿管端蓋旋緊。

5　實施后的效果

涪陵青草背長江大橋主纜在錨碇處的錨固預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)中增設(shè)防松裝置，經(jīng)過功能性工藝試驗和施工現(xiàn)場352束環(huán)氧涂層鋼絞線的實際施工與15組試件檢測，試件強度值為81.2～94.0MPa。針對防護材料試件最低81.2MPa進行了受力分析，其結(jié)果為錨固系統(tǒng)在失去夾片錨固的情況下最小錨固力Fmin超出預(yù)應(yīng)力鋼絞線的公稱破斷拉力，能達到對主纜錨固體系的永久性防腐和防松的目的，得到了參建各方以及專家的認可，具有較高的實用價值。該技術(shù)為國內(nèi)首次使用，已獲得了實用新型專利授權(quán)，專利號：ZL 2013 2 0640879.7。增設(shè)該防松裝置，提高了主纜錨固系統(tǒng)的可靠性，并簡化了后期運營期對主纜錨固系統(tǒng)的管養(yǎng)，對大橋主纜的安全提供了更好的保障。

［1］婁學全，武煥陵，崔冰，等.懸索橋主纜分布傳力錨固系統(tǒng)設(shè)計與施工［M］.北京：人民交通出版社，2012.

［2］重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院.兩階段施工設(shè)計文件：第一冊、第二冊［C］.重慶三環(huán)高速公路涪陵李渡至南川雙河口段工程項目文件，2009.

［3］彭元誠.懸索橋可更換式無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固系統(tǒng)［J］.橋梁建設(shè)，2010（06）.

［4］陳曉軍.大跨徑懸索橋錨碇錨固系統(tǒng)比較［J］.交通世界，2012（08）.

［5］李海，鮮亮，姚志安.國內(nèi)大跨徑懸索橋錨碇錨固系統(tǒng)比較研究［J］.公路工程，2011（06）.

［6］蘇強，王強，曾誠，等.我國懸索橋主纜預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)設(shè)計探討［C］.第十六屆全國混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學術(shù)會議暨第十二屆預(yù)應(yīng)力學術(shù)交流會論文集，2013.

責任編輯：孫蘇，李紅

重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會關(guān)于將Z型輕集料混凝土小型空腔填充砌塊等四種新型建筑材料熱物理性能指標取值列入《重慶市建筑材料熱物理性能計算參數(shù)目錄》的通知

各區(qū)縣（自治縣）城鄉(xiāng)建委，兩江新區(qū)、北部新區(qū)、高新區(qū)、經(jīng)開區(qū)、萬盛經(jīng)開區(qū)和雙橋經(jīng)開區(qū)建管局，有關(guān)單位：

依據(jù)《重慶市建筑材料熱物理性能指標取值管理辦法（試行）》規(guī)定，經(jīng)材料生產(chǎn)單位申請并通過論證判定，現(xiàn)將Z型輕集料混凝土小型空腔填充砌塊、?；⒅闊o機保溫板、玻化微珠高性能絕熱芯材復(fù)合無機板、水泥鋼絲網(wǎng)架膨脹珍珠巖復(fù)合墻板等四種新型建筑材料的熱物理性能指標取值列入《重慶市建筑材料熱物理性能計算參數(shù)目錄》，取值詳見附件。自2015年4月1日起，報初步設(shè)計審批的民用建筑項目若選用以上新型建筑材料，應(yīng)嚴格按照附件的規(guī)定進行材料熱物理性能指標取值。

Study on Locking Device of Anchoring Prestress System of Main Cable at Anchorage

With the developmentof long-span bridge，suspension bridges have been widely established over large rivers，with variousanchoring systems，but the endurance is being still studied.Based on the Qingcaobei Yangtze River along the third ring expressway in Chongqing，the installation background，installation research and installationmeasuresof locking device forenhancing anchoring safety factorofanchoring prestresssystem are introduced.The project issuccessfully done，offering some

forsim ilarbridge design and construction.

QingcaobeiYangtze River in Fuling；main cableanchorage；prestresssystem；locking device；clamp anchor

TU745.2

A

1671-9107（2015）03-0036-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2015.03.036

2015-02-05

賀恩明（1974-），男，重慶人，碩士研究生，高級工程師，主要從事道路與橋梁施工技術(shù)研究與管理工作。