懸浮式張拉技術在大跨度現(xiàn)澆梁施工中的應用

劉俊峰

1 工程概況

某大橋為高架旱橋，橋梁最大橋高26 m。上部結構采用12 m×25 m現(xiàn)澆鋼筋預應力混凝土連續(xù)箱梁，全橋設3聯(lián)。下部結構采用樁柱式墩、重力式臺，灌注樁基礎及擴大基礎。

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，預壓合格后立模進行現(xiàn)澆混凝土施工，在梁體混凝土強度達到設計強度的90%后且混凝土齡期5 d后，進行箱梁預應力張拉。縱向預應力鋼束采用低松弛高強度鋼絞線，其抗拉強度標準值fpk=1860 MPa，彈性模量 Ep=1.95×105MPa，錨下張拉控制應力為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。預應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，縱向鋼絞線總長度約100 m。

由于錨具的錨固對象是環(huán)氧樹脂噴涂鋼絞線，為保證張拉過程中環(huán)氧涂層的完好無損，因此選擇如何讓其進行張拉是相當重要的。考慮到鋼絞線縱向長度100 m，伸長量較大，一般千斤頂?shù)淖畲笮谐讨挥?0 cm，實際操作時的最大行程一般控制不超過18 cm。如此長度的鋼絞線張拉，每端伸長值均超過30 cm，若采用普通張拉法，要達到張拉目的，需多次倒頂。為防止反復張拉過程中夾片受損失效，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(見圖1)。限位板設于千斤頂與工作錨具的錨板之間，壓緊器設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);在完成一個行程回油時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，多次倒頂，直到張拉到設計張拉應力值。由于限位板的作用，在張拉過程中工作夾片不至于退出錨孔，在回油倒頂時，工作夾片不會咬住鋼絞線，工作夾片始終處于“懸浮”狀態(tài)，從而既保護了鋼絞線，又保護了工作夾片。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，達到張拉目的。

3 懸浮張拉施工要點

3.1 張拉前準備工作

在現(xiàn)澆箱梁梁體混凝土強度達到設計強度的90%后且混凝土齡期5 d后進行箱梁預應力張拉，并作好以下工作:1)張拉千斤頂與壓力表必須校驗好，而且千斤頂校驗時一定要配套;2)壓同條件混凝土試驗塊，混凝土強度不應低于設計強度的90%;3)鋼絞線的下料長度通過計算確定，先對圖紙中的所給下料長度進行復核，確認無誤后，再按照設計圖尺寸加弧線長度計算，此處特別注意兩端必須留有足夠的工作長度，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度;4)集束綁扎時，每束鋼絞線必須順直，不得打結扭曲，從中間向兩端每隔1 m用扎絲綁緊，并給鋼絲束編號，其中每根用相同顏色油漆兩頭做標記，防止錯位，以免各股鋼絞線受力不均勻，造成張拉應力不夠或超張拉，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，利用卷揚機牽引預先在管道內穿入的引索，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。當混凝土具備張拉條件即可進行張拉。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 安裝時注意事項

1)安裝工作錨具時應當讓其完全進入錨墊板上的凹槽，以免張拉時工作錨具產(chǎn)生移動。2)安裝壓緊器時應當注意不要讓螺桿螺得太緊，以免張拉時工作夾片不能自由滑出工作錨具上的孔道，而導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致滑絲。3)千斤頂在安裝時一定要安裝正確，有行程的一端應朝外，無行程的一端應當頂住限位板，安裝前工具錨時最好讓油缸有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、后工具夾片安裝時在其表面一定要涂上退錨靈，以便回油時工具夾片能順利退出，同時要檢查工具夾片是否裂橫或絲扣受損現(xiàn)象，如有應當及時更換;否則在張拉過程中容易發(fā)生事故。5)支撐架作為多次倒頂?shù)膫髁嫾淝岸藨斢寐輻U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，后工具錨安裝時應當完全入槽，以使支撐架受力均勻。6)由于在普通張拉方法的基礎上增加了支撐架和后工具錨，張拉設備的組合長度較大，鋼絞線下料長度應經(jīng)過計算，保證足夠的工作長度，另外各設備之間保證同一軸線也相當重要。否則，容易導致各設備偏心受壓而產(chǎn)生不良后果。

3.3 張拉過程

以稻子河壩大橋左幅第三聯(lián)為例，采用四臺YCW-400B千斤頂兩端兩側對稱張拉。左幅第三聯(lián)單箱三室剖面見圖2。錨下張拉控制應力 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。張拉順序為先張拉中間兩道腹板N2→N1→N3，然后張拉兩側兩道腹板N2→N1→N3，以保證梁體截面的受力對稱，防止側彎。要求張拉時以油壓上升一致為原則，用對講機及時報數(shù)控制，每張拉一個行程要停下來，校核總伸長值。此伸長值應在張拉之前仔細復核，將兩端的工作長度的影響考慮在內。由于張拉控制力相當大，所以張拉時要求每一級之間的間隔盡量小些，并逐級加載，這樣容易控制和在張拉過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，同時，對橋的均勻受力也相當有利。考慮到梁體通長鋼絞線管道長，定位偏差及錨口摩阻等綜合因素的影響，施工中對鋼絞線進行超張拉3%。張拉控制程序為 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，中途達到50%δcon時，需倒頂一次。張拉完畢，量測并計算現(xiàn)場實際伸長值，與理論設計伸長值進行比較，誤差在6%范圍內即可回油錨固。超過容許誤差，及時查找分析原因。

圖2 左幅第三聯(lián)單箱三室剖面圖

3.4 張拉時注意事項

1)現(xiàn)場由專人統(tǒng)一指揮，禁止非工作人員進入施工現(xiàn)場，現(xiàn)場技術人員必須掌握好各級張拉力、控制張拉力及相應的油壓表讀數(shù)，以及相對應的鋼絞線伸長量。操作手必須清楚鋼束的張拉順序，嚴格按事先定好的順序進行操作;2)張拉時采用張拉應力和鋼束伸長量“雙控”，以應力控制為主，鋼束的伸長量為校核，實際伸長量與理論伸長值之差控制在6%以內，超出范圍應停止張拉，待查明原因并調整后方可繼續(xù)張拉;3)兩端同時張拉至控制應力后，持荷2 min，使預應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力損失;4)每一階段張拉應控制整個橋的變形觀測，如發(fā)現(xiàn)問題應馬上停止張拉，并及時采取措施。

4 結語

本橋現(xiàn)澆梁張拉施工中運用了懸浮式張拉技術，通過實際測量的數(shù)據(jù)與理論值相當接近，獲得了良好的效果。該方法在張拉作業(yè)過程中，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。這種新型實用的懸浮式張拉方式成功的運用于大跨度現(xiàn)澆梁超長鋼絞線的張拉，對于鋼絞線的安全張拉具有十分積極的現(xiàn)實意義。

[1]JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

[2]劉效堯，朱新實.公路橋涵設計手冊:預應力技術及材料設備[M].北京:人民交通出版社，2005.

[3]周永興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出版社，2001:5.

[4]楊理準.公路施工手冊基本作業(yè)[M].北京:人民交通出版社，1998:11.

[5]熊學玉，黃鼎業(yè).預應力工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[6]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊:橋涵[M].北京:人民交通出版社，1999:11.