胡林翼

(湖南馬安高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 安化　413500)

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豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線二次張拉施工工藝研究

胡林翼

(湖南馬安高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 安化413500)

摘要：為優(yōu)化預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線二次張拉工藝，以某大橋為工程背景，通過現(xiàn)場試驗針對現(xiàn)二次張拉工藝復(fù)雜，測量結(jié)果達(dá)不到要求的問題進(jìn)行研究，利用千斤頂工具夾片自鎖功能，解決了鋼絞線短索張拉放張后預(yù)應(yīng)力損失大、施工質(zhì)量不理想的問題，研究分析結(jié)論可供相關(guān)橋梁設(shè)計、施工提供參考。

關(guān)鍵詞：箱梁腹板； 豎向預(yù)應(yīng)力； 二次張拉； 千斤頂； 錨具

0引言

豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線二次張拉低回縮錨固體系是目前橋梁豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉施工中普遍采用的方案。其第1次張拉是采用單索張拉千斤頂逐根張拉至1.05σcon，放張，第2次張拉是安裝張拉連接套、張拉連接桿、撐腳、整體千斤項、張拉連接桿螺帽完成二次張拉，實(shí)際就是張拉連接螺母，由連接螺母中的工作夾片鎖住鋼絞線帶動整索鋼絞線向上延長，然后擰緊支承螺母達(dá)到盡量消除第1次張拉鋼絞線的回縮量。施工過程中，第1次采用單索張拉或者多索整體張拉均可，施工工藝已相當(dāng)成熟，基本上不會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象；第2次張拉由于張拉配件多、穴槽空間小，造成施工不方便，測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，施工質(zhì)量得不到保證。下面結(jié)舍某大橋箱梁豎向預(yù)應(yīng)力張拉的實(shí)際施工過程進(jìn)行介紹。

1工程概況

此大橋主橋跨徑布置為40 m+68 m+4×100 m+68 m+40 m，橋梁為預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)梁橋，單箱單室截面(見圖1、圖2)；砼標(biāo)號為C55，混凝土箱梁腹板豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系：

圖1　主橋整體布置示意圖

1) 梁寬設(shè)計值：主梁頂18.25 m，底板9.25 m，翼緣板4.5 m；

2) 梁高設(shè)計值：主跨根部6.2 m，跨中2.8 m；

3) 腹板寬度設(shè)計值：0～6#梁段0.9 m；7#～9#梁段0.8 m；10#～12#梁段0.7 m；13#～15#梁0.5 m；合攏段0.5 m；

4) 腹板厚度設(shè)計值：7#梁段0.9 m漸變到0.8 m；10#梁段由0.8 m漸變到0.7 m；13#梁段0.7 m漸變到0.5 m；

5) 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：1860級高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，公稱直徑15.2 mm，按GB/T5224-2003標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；

6) 豎向預(yù)應(yīng)力采用3ΦS15.2 mm規(guī)格的鋼絞線，張拉控制應(yīng)力581.7 kN，懸澆段橫向0#～12#以雙索布設(shè)于左右腹板，13#～16#梁段及現(xiàn)澆段以單索布設(shè)于左右腹板，縱向間距50 cm。

圖2　主梁橫斷面三向預(yù)應(yīng)力布置示意圖

2豎向預(yù)應(yīng)力二次張拉工藝簡述

2.1第1次張拉預(yù)應(yīng)力筋工藝

1) 第1次張拉施工按常規(guī)鋼絞線夾片錨固施工方法施工，其獨(dú)特之處是錨具是一個組合體，由張拉錨杯和支承螺母組成，張拉錨杯為外螺紋，支承螺母為內(nèi)螺紋，張拉時支承螺母套在張拉錨杯上不受力，并讓支承螺母與錨墊板相互之間有較小間隙。

2) 張拉工具安裝先后順序為：張拉錨杯→支承螺母→工作夾片→限位板→千斤項→工具錨→工具夾片。

3) 施工工序：0→0.1σcon→0.2σcon→1.05σcon持荷2 min→錨固。

4) 測量0.1σcon與1.05σcon工具夾片外露差值。應(yīng)減去工具夾片外露差值，而計算實(shí)測伸長值，張拉放張回縮值應(yīng)控制在：回縮量≤6 mm。

2.2第2次張拉預(yù)應(yīng)力筋工藝

1) 在進(jìn)行第2次張拉預(yù)應(yīng)力筋之前，需先按張拉施工方案要求，檢查第1次張拉是否滿足設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，只有符合標(biāo)準(zhǔn)才可進(jìn)行第2次張拉。否則應(yīng)當(dāng)采取針對性的補(bǔ)救方案，使第1次張拉達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

2) 需要在第1次張拉放張后2～16 h內(nèi)，進(jìn)行第2次張拉。張拉時采用張拉連接裝置配合專用千斤頂，將整束預(yù)應(yīng)力筋張拉至滿足設(shè)計要求的應(yīng)力值。

3) 張拉工具安裝先后順序為：張拉連接套→張拉連接桿→張拉撐腳→千斤頂→工具錨→工具夾片。

4) 第2次張拉施工工序0→0.5σcon→1.0σcon擰緊支承螺母持荷2 min→錨固。

5) 張拉放張回縮值應(yīng)控制在：回縮量≤1 mm。

3現(xiàn)有施工工藝的局限性

1) 在進(jìn)行第2次張拉時，需配置張拉連接套、張拉連接桿、張拉連接螺母，在張拉操作過程中，由于這些連接件屬于多次重復(fù)使用的工具，既有外螺紋，又有內(nèi)螺紋，稍有保護(hù)不當(dāng)，絲口容易受到損傷，影響張拉工作的進(jìn)行。

2) 穴槽成型后一般上口面積為20 cm×20 cm，下口面積為15 cm×15 cm，深度18 cm，張拉連接桿外徑11 cm，由于張拉連接套和張拉連接桿占據(jù)了穴槽的大部分位置，為了擴(kuò)展支承螺母旋緊的操作空間，不得不將撐腳架支在穴槽外混凝土面上，而混凝土面不一定是平整的，這與支架宜架支在張拉平面上，以保證符合張拉軸線與墊板面垂直的設(shè)計要求不符(由于穴槽受混凝土表層縱、橫向分布鋼筋的影響是不能隨意擴(kuò)大的，否則影響結(jié)構(gòu)安全)。

4第2次張拉工藝的研究

完成豎向索第1次張拉步驟后，待工作夾片錨固鋼絞線力筋回縮，間隔一段時間后，在錨墊板和整體千斤頂之間設(shè)置張拉撐腳，利用整體千斤頂工具錨和工具夾片自鎖功能將鋼絞線力筋整體張拉至1.0 σcon后向下旋扭錨杯上的支承螺母至與錨墊板接觸，消除支承螺母下端面與錨墊板之間間隙，然后卸載放張。本工藝采用整體張拉千斤頂同時完成多根鋼絞線的張拉全過程，具有張拉設(shè)備單一、操作更簡便和安全、施工精度高、施工成本低的優(yōu)點(diǎn)，以下是具體的施工步驟。

4.1第1次張拉工具安裝先后順序(見圖3)

1) 張拉錨杯10→支承螺母3→工作夾片9→限位板4→千斤頂8→工具錨5→工具夾片6(與現(xiàn)工藝相同)。

2) 張拉具體步驟：啟動整體千斤頂8向上頂升工具錨5，通過工具夾片6整體張拉3根鋼絞線7力筋至設(shè)計的應(yīng)力值1.05 σcon，持荷2 min，放張，通過張拉錨10使工作夾片9錨固全部鋼絞線力筋，卸下整體千斤頂8和限位板4。

圖3　第1次張拉示意圖

4.2第2次張拉工具安裝先后順序(見圖4)

1) 張拉撐腳千斤頂8→工具錨5→工具夾片6。

2) 張拉具體步驟：待工作夾片9錨固回縮，間隔48 h后，在錨墊板2和整體千斤頂8之間設(shè)置張拉撐腳再次啟動千斤頂8向上頂升工具錨5和工具夾片6，隨著千斤頂8壓力的增大，工具夾片6自動鎖緊張鋼絞線7后對整索鋼絞線產(chǎn)生張拉力，由下端張拉錨杯10內(nèi)工作夾片9在第1次張拉放張時已鎖定在鋼絞線7上，因此鋼絞線7帶動張拉錨杯10和支承螺母3向上同步運(yùn)動，將同組絞線7整體張拉至1.0 σcon，使用絞線7帶動張拉錨杯10上升3～10 mm，持荷2 min，向下擰緊張拉錨杯10上的支承螺母3至與錨墊板2接觸，消除支承螺母3下端面與張拉端錨墊板2之間的間隙，放張。

圖4　第2次張拉示意圖

5孔道壓漿及封錨

1) 在預(yù)應(yīng)力施加完成并使鋼絞線內(nèi)應(yīng)力傳遞完畢，一般為24 h后，應(yīng)盡早進(jìn)行壓漿。

2) 材料預(yù)備： ①地面上不能直接放水泥、減水劑等壓漿原材料，需防止污染； ②拌制壓漿漿液時，所用材料均需采用稱重計量法； ③應(yīng)按實(shí)驗室所提供的標(biāo)準(zhǔn)配合比拌制，漿液稠度應(yīng)確保控制在14～18區(qū)間。

3) 壓漿工序： ①在進(jìn)行壓漿前，宜先往管道內(nèi)注水，以清洗管道并檢查管道是否通暢； ②壓漿順序宜先壓注下層孔道； ③壓漿時，應(yīng)從最低點(diǎn)的壓漿孔壓入，由最高點(diǎn)的排氣孔排氣、泌水； ④壓漿過程之中不得中斷，要確保做到均勻、緩慢地進(jìn)行； ⑤壓漿的最大壓力宜為0.5～0.7 MPa； ⑥當(dāng)孔道另一端飽滿出漿，并且排氣孔排出的漿液稠度達(dá)到相同為止，就可終止壓漿； ⑦關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持>0.5 MPa的穩(wěn)壓期，穩(wěn)壓時間>2 min。先關(guān)閉進(jìn)漿管止回閥門，才允許拆卸壓漿管道。

4) 施工注意事項： ①先應(yīng)根據(jù)理論計算一束波紋管壓滿所需水泥漿用量，壓漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求壓力時，用量略超為準(zhǔn)；如壓力未上而用量已超，可能波紋管己發(fā)生串孔，需進(jìn)行檢查處理； ②壓漿前應(yīng)將張拉端的錨具用符合規(guī)范要求的材料封堵，不能讓漿液從錨具夾片、支承螺母之間的縫隙泄漏； ③出漿口和進(jìn)漿口都應(yīng)當(dāng)設(shè)置閥門，進(jìn)漿塑料管與壓漿機(jī)出漿管連接應(yīng)牢靠； ④孔道內(nèi)水泥漿初凝30～60 min后，方可拆卸進(jìn)漿管道的止回閥門和附件。

5) 預(yù)應(yīng)力封錨： ①封錨前先清除錨頭、錨墊板油污、并鑿毛； ②封端和封錨應(yīng)當(dāng)一并進(jìn)行； ③錨固后的預(yù)應(yīng)力鋼絞線外露長度需>30 mm，多余部分嚴(yán)禁電弧焊切割，正確使用砂輪機(jī)切割； ④將錨后鋼筋安裝固定后，恢復(fù)原來因阻礙工作面而截斷的鋼筋連接，立模灌注封端和封錨。

6質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)

1) 需嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙，采用最合理的測量方案，對預(yù)應(yīng)力束及管道位置進(jìn)行準(zhǔn)確放樣；

2) 在預(yù)應(yīng)力管道和鋼束定位后，要檢查管道是否暢通、接頭是否松動和坐標(biāo)位置是否準(zhǔn)確等，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理；

3) 電焊鋼筋時，要對波紋管附近防護(hù)，嚴(yán)格禁止電焊火花靠近預(yù)應(yīng)力束；

4) 端錨墊板一定要安裝平整，否則會造成鋼絞線扭曲受力，易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象；

5) 在進(jìn)行第1次張拉時，必須將工作錨環(huán)與張拉端墊板清掃干凈，使工作錨環(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；

6) 在第2次張拉預(yù)應(yīng)力筋工作錨，被整體拉起后，需將支承螺母向下擰緊擰死，使螺母與墊板緊貼密實(shí)；

7) 在進(jìn)行張拉預(yù)應(yīng)力伸長控制值計算時，根據(jù)不同廠家提供的波紋管和鋼絞線配套設(shè)施的摩阻系數(shù)，應(yīng)以實(shí)測為準(zhǔn)。

7結(jié)語

新工藝采用整體張拉千斤頂同時完成3根鋼絞線的張拉全過程，經(jīng)過實(shí)踐證明，新工藝張拉設(shè)備單一，操作更簡便，施工成本低，克服了現(xiàn)有技術(shù)第1次張拉采用單索千斤頂逐個張拉單根鋼絞線的缺陷；取消了現(xiàn)有工藝必須使用的張拉連接套、張拉連接桿、張拉連接螺母，只保留張拉錨杯和支承螺母，利用安裝在千斤頂上的工具錨和工具夾片自動鎖緊鋼絞線的功能帶動張拉錨杯向上同步運(yùn)動，然后鎖緊支承螺母實(shí)現(xiàn)永存豎向預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定可靠操作與施工工藝簡便，可以有效降低生產(chǎn)費(fèi)用，施工數(shù)據(jù)便于量測，精度高，工程質(zhì)量或得到很好的保證，可為同類橋梁二次張拉設(shè)計和施工提供可貴的實(shí)踐參考。

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文章編號：1008-844X(2016)02-0200-04

收稿日期:2016-04-15

作者簡介:胡林翼( 1980-) ，男，工程師，主要從事高速公路建設(shè)與管理。

中圖分類號：U 445

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A